Phản ứng hóa học FeCl3 ra FeCl2 – Giải thích chi tiết

Phản ứng hóa học FeCl3 ra FeCl2 - Giải thích chi tiết

Hiểu được các phản ứng hóa học là nền tảng quan trọng trong việc học tập hóa học. Bài viết này sẽ đi sâu vào phân tích phản ứng hóa học giữa sắt (Fe) và sắt(III) clorua (FeCl3), tạo ra sắt(II) clorua (FeCl2).

Chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết về phương trình phản ứng, điều kiện xảy ra, tính chất hóa học của sắt liên quan đến phản ứng này, đồng thời giải quyết các bài tập vận dụng và trả lời những câu hỏi thường gặp (FAQ) để giúp bạn đọc nắm vững kiến thức về chủ đề này.

Phương trình phản ứng FeCl3 ra FeCl2

Xét phản ứng hóa học giữa sắt (Fe) và sắt(III) clorua (FeCl3):

Fe + 2FeCl3 -> 3FeCl2

Trong phương trình này:

  • Fe là sắt kim loại ở dạng bột hoặc mạt sắt.
  • FeCl3 là sắt(III) clorua, tồn tại dưới dạng tinh thể màu nâu đỏ hoặc dung dịch màu vàng nâu.
  • FeCl2 là sắt(II) clorua, là chất rắn màu trắng xanh.

Phản ứng này thể hiện tính khử của sắt kim loại (Fe) và tính oxi hóa của sắt(III) trong FeCl3. Sắt kim loại nhận electron từ Fe3+ trong FeCl3, chuyển thành ion Fe2+ và tạo ra FeCl2. FeCl3 bị khử thành FeCl2.

Điều kiện để phản ứng FeCl3 ra FeCl2 xảy ra là nhiệt độ thường. Phản ứng diễn ra chậm nhưng hoàn toàn.

Tính chất hóa học của sắt

Sắt (Fe) là một kim loại phổ biến trong tự nhiên. Về mặt hóa học, sắt có tính khử trung bình. Sắt có thể tác dụng với nhiều phi kim loại và dung dịch axit theo các trường hợp sau:

  • Tác dụng với phi kim:

    • Phản ứng với oxi: Khi nung nóng sắt trong không khí, sắt phản ứng với oxi (O2) tạo thành sắt(II, III) oxit (Fe3O4) theo phương trình: 3Fe + 2O2 (to) -> Fe3O4

    • Phản ứng với clo: Ở nhiệt độ cao, sắt tác dụng với clo (Cl2) tạo thành sắt(III) clorua (FeCl3) theo phương trình: 2Fe + 3Cl2 (to) -> 2FeCl3

    • Phản ứng với lưu huỳnh: Sắt phản ứng với lưu huỳnh (S) khi nung nóng, tạo thành sắt(II) sunfua (FeS) theo phương trình: Fe + S (to) -> FeS

  • Tác dụng với dung dịch axit:

    • Với dung dịch axit loãng (HCl, H2SO4 loãng): Sắt tác dụng với dung dịch axit loãng như axit clohidric (HCl) hoặc axit sunfuric loãng (H2SO4 loãng) giải phóng khí hidro (H2) và tạo thành muối sắt(II) tương ứng (FeCl2 hoặc FeSO4) theo phương trình:

Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 (loãng) -> FeSO4 + H2

    • Với dung dịch axit đặc (H2SO4 đặc, HNO3 đặc): Sắt phản ứng với dung dịch axit đặc như axit sunfuric đặc (H2SO4 đặc) hoặc axit nitric đặc (HNO3) giải phóng khí sunfur dioxide (SO2) hoặc khí nitơ oxit (NO) và nitơ dioxide (NO2), tạo thành muối sắt(II) hoặc sắt(III) tương ứng.

Ví dụ:

2Fe + 6H2SO4 (đặc) -> Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Fe + 4HNO3 (đặc) -> Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O

Fe + 6HNO3 (đặc) -> Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O

Lưu ý rằng sắt (Fe) không tác dụng với H2SO4 đặc nguội hoặc HNO3 đặc nguội.

  • Tác dụng với dung dịch muối: Sắt (Fe) có thể đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối của chúng. Ví dụ:

Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu (sắt đẩy đồng ra khỏi đồng(II) sunfat)

Fe + AgNO3 -> Fe(NO3)2 + Ag (sắt đẩy bạc ra khỏi bạc nitrat)

Các bài tập vận dụng liên quan

Để củng cố kiến thức về phản ứng FeCl3 ra FeCl2 và tính chất hóa học của sắt, chúng ta cùng giải quyết một số bài tập vận dụng thường gặp:

Bài tập 1: Cho thanh sắt Fe vào dung dịch axit sunfuric loãng (H2SO4 loãng), sau đó thêm tiếp vài giọt dung dịch đồng(II) sunfat (CuSO4). Hãy giải thích hiện tượng quan sát được.

Giải thích:

  • Khi cho thanh sắt Fe vào dung dịch H2SO4 loãng, xảy ra phản ứng giữa Fe và H2SO4 loãng, giải phóng khí H2 và tạo ra sắt(II) sunfat (FeSO4) theo phương trình: Fe + H2SO4 (loãng) -> FeSO4 + H2
  • Khí H2 bay lên là dấu hiệu của phản ứng này.
  • Khi thêm vài giọt dung dịch CuSO4 vào dung dịch FeSO4 loãng, sắt (Fe) trong thanh sắt sẽ đẩy đồng (Cu) ra khỏi CuSO4, tạo ra Cu kim loại bám trên bề mặt thanh sắt và sắt(II) sunfat (FeSO4) vẫn ở trong dung dịch. Phản ứng xảy ra theo phương trình: Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu
  • Sự xuất hiện của lớp Cu kim loại bám trên thanh sắt là dấu hiệu của quá trình đẩy kim loại yếu ra khỏi dung dịch muối.

Bài tập 2: Khi cho kali (K) vào dung dịch sắt(III) clorua (FeCl3), hiện tượng quan sát được là gì?

Giải thích:

Kali (K) là một kim loại rất hoạt động hóa học. Khi cho K vào dung dịch FeCl3, xảy ra phản ứng giữa K và FeCl3, giải phóng khí hidro (H2) và tạo ra kali clorua (KCl) và sắt(III) hidroxit (Fe(OH)3) kết tủa màu nâu đỏ theo phương trình:

3KOH + FeCl3 -> 3KCl + Fe(OH)3↓

Do đó, hiện tượng quan sát được là có sủi bọt khí không màu (H2) thoát ra và có kết tủa màu nâu đỏ (Fe(OH)3) xuất hiện.

Bài tập 3: Cho các thí nghiệm sau:

  • TN 1: Cho thanh sắt Fe vào dung dịch FeCl3.
  • TN 2: Cho thanh sắt Fe vào dung dịch CuSO4.
  • TN 3: Cho thanh đồng Cu vào dung dịch FeCl3.
  • TN 4: Cho thanh sắt Fe tiếp xúc với thanh đồng Cu rồi cho vào dung dịch axit clohidric (HCl).

Trong các thí nghiệm trên, trường hợp nào xảy ra ăn mòn điện hóa?

Giải thích:

Ăn mòn điện hóa xảy ra khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc trực tiếp với nhau trong môi trường chất điện li. Dựa vào tính chất của các kim loại:

  • Fe hoạt động hơn Cu.
  • Fe hoạt động hơn Fe3+ trong FeCl3.

Do đó:

  • TN 1: Fe khử Fe3+ trong FeCl3 thành Fe2+ nhưng không hình thành 2 điện cực nên không xảy ra ăn mòn điện hóa.
  • TN 2: Fe đẩy Cu ra khỏi CuSO4, hình thành 2 điện cực (Fe và Cu) tiếp xúc với dung dịch điện li Fe2+ và Cu2+ nên xảy ra ăn mòn điện hóa.
  • TN 3: Cu không đẩy được Fe ra khỏi FeCl3 và cũng không tác dụng với FeCl3 nên không xảy ra ăn mòn điện hóa.
  • TN 4: Tạo thành cặp điện cực Fe – Cu tiếp xúc với dung dịch HCl (chất điện li), Fe là cực (-) bị ăn mòn, Cu là cực (+) nên xảy ra ăn mòn điện hóa.

Vậy, ăn mòn điện hóa xảy ra trong trường hợp TN 2 và TN 4.

Các bài tập tương tự có thể được thiết kế để rèn luyện kỹ năng viết phương trình hóa học, dự đoán sản phẩm của phản ứng, phân tích các quá trình phản ứng và giải thích hiện tượng quan sát được.

Kết luận

Phản ứng hóa học giữa Fe và FeCl3 là một phản ứng quan trọng để điều chế FeCl2. Hiểu được bản chất của phản ứng này, tính chất hóa học của sắt và các ứng dụng của FeCl2 có ý nghĩa trong lĩnh vực hóa học và đời sống thực tiễn. Bài viết này cung cấp kiến thức cơ bản về phản ứng FeCl3 ra FeCl2, đồng thời giải đáp các câu hỏi thường gặp để giúp bạn đọc nắm vững chủ đề này.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào liên quan đến phản ứng FeCl3 ra FeCl2 hoặc hóa học của sắt, hãy để lại bình luận bên dưới.

Tài liệu tham khảo

Theo dõi nội dung bài viết