Trả lời nhanh
Khi Na2S dư, phản ứng là 2FeCl3 + 3Na2S → 2FeS↓ + S↓ + 6NaCl. Ion Fe3+ có tính oxi hoá nên oxi hoá S2− thành lưu huỳnh tự do, bản thân bị khử thành Fe2+. Fe2+ gặp S2− dư tạo kết tủa FeS màu đen. Không tạo Fe2S3 như nhiều bạn nghĩ.
Phương trình phản ứng FeCl3 + Na2S
Nhiều học sinh thấy muối + muối thì viết ngay phản ứng trao đổi: FeCl3 + Na2S → Fe2S3 + NaCl. Cách viết này sai với phản ứng trong dung dịch. Lý do là Fe3+ oxi hoá mạnh còn S2− khử mạnh, nên phản ứng oxi hoá – khử xảy ra trước.
- Na2S dư: 2FeCl3 + 3Na2S → 2FeS↓ + S↓ + 6NaCl
- Na2S thiếu (FeCl3 dư): 2FeCl3 + Na2S → 2FeCl2 + S↓ + 2NaCl
Phương trình đầu là tổng của hai bước: bước 1 như phương trình thứ hai, bước 2 là FeCl2 + Na2S → FeS↓ + 2NaCl. Cộng hai bước (bước 2 nhân 2 rồi cộng, sau đó rút gọn) ta được phương trình tổng quát.
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
Với phương trình tổng quát, xét sự thay đổi số oxi hoá:
- Fe+3 + 1e → Fe+2 (chất oxi hoá, bị khử)
- S−2 → S0 + 2e (chất khử, bị oxi hoá)
Bội chung của số electron là 2: cứ 2 Fe3+ nhận 2e thì 1 S2− nhường 2e. Vậy 2FeCl3 phản ứng với 1 Na2S để tạo 2FeCl2 và 1 S. Nếu còn Na2S, 2 Fe2+ kết hợp thêm 2 S2− thành 2FeS. Tổng S2− cần là 1 + 2 = 3 nên hệ số Na2S là 3.
Kiểm tra: vế trái Fe 2, Cl 6, Na 6, S 3. Vế phải Fe 2 (trong FeS), S 2 + 1 = 3, Na 6, Cl 6. Cân bằng đúng.
Điều kiện và hiện tượng
| Nội dung | Mô tả |
|---|---|
| Điều kiện | Nhiệt độ thường, hai chất ở dạng dung dịch |
| Dung dịch FeCl3 ban đầu | Màu vàng nâu |
| Hiện tượng khi Na2S dư | Xuất hiện kết tủa đen (FeS) lẫn vàng nhạt (S), dung dịch nhạt màu dần |
| Hiện tượng khi Na2S thiếu | Dung dịch vàng nâu chuyển sang xanh nhạt (Fe2+), có vẩn đục vàng của S |
Khi trình bày bài thi, nên ghi rõ: “kết tủa đen FeS và vẩn vàng lưu huỳnh”. Chỉ ghi “kết tủa đen” là thiếu ý.
Vì sao không có Fe2S3?
- Fe2S3 không bền trong môi trường nước, dễ bị phân huỷ thành FeS và S.
- Về thế oxi hoá – khử, cặp Fe3+/Fe2+ mạnh hơn cặp S/S2−, nên Fe3+ oxi hoá được S2−.
- Cùng quy luật này: FeCl3 + KI cho FeCl2, KCl và I2; FeCl3 + H2S cho FeCl2, HCl và S.
Mẹo nhớ: muối Fe(III) gặp anion có tính khử (S2−, I−, SO32−) thì nghĩ đến oxi hoá – khử trước, trao đổi sau.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là Fe2S3 và NaCl, quên lưu huỳnh.
- Không phân biệt tỉ lệ mol: lấy một phương trình cho mọi trường hợp.
- Quên kí hiệu kết tủa ↓ cho cả FeS lẫn S.
- Viết FeS tan trong nước. FeS không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch axit mạnh như HCl.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho dung dịch chứa 0,2 mol FeCl3 tác dụng với lượng dư dung dịch Na2S. Tính khối lượng kết tủa thu được.
Giải: Phương trình 2FeCl3 + 3Na2S → 2FeS + S + 6NaCl. Có n(FeS) = 0,2 mol, n(S) = 0,1 mol. Khối lượng kết tủa = 0,2 × 88 + 0,1 × 32 = 17,6 + 3,2 = 20,8 g.
Bài 2. Trộn 0,2 mol FeCl3 với 0,1 mol Na2S. Xác định các chất sau phản ứng.
Giải: Tỉ lệ mol FeCl3 : Na2S = 2 : 1 nên phản ứng vừa đủ theo phương trình 2FeCl3 + Na2S → 2FeCl2 + S + 2NaCl. Thu được 0,2 mol FeCl2, 0,2 mol NaCl và 0,1 mol S (3,2 g). Chưa có FeS vì không còn S2− dư.
Bài 3. Ở Bài 1, tính khối lượng NaCl tạo thành.
Giải: n(NaCl) = 3 × 0,2 = 0,6 mol, m = 0,6 × 58,5 = 35,1 g.
Tóm tắt
- Fe3+ oxi hoá S2− thành S, tạo Fe2+.
- Na2S dư: thu FeS đen, S vàng và NaCl.
- Na2S thiếu: thu FeCl2, S và NaCl.
Câu hỏi thường gặp
FeCl3 tác dụng với Na2S tạo ra sản phẩm gì?
Nếu Na2S dư: FeS (kết tủa đen), S (kết tủa vàng) và NaCl. Nếu Na2S thiếu: FeCl2, S và NaCl.
Vì sao FeCl3 + Na2S không tạo Fe2S3?
Fe3+ có tính oxi hoá, S2- có tính khử nên xảy ra phản ứng oxi hoá – khử. Ngoài ra Fe2S3 không bền trong nước, dễ bị phân huỷ thành FeS và S.
Hiện tượng khi nhỏ dung dịch Na2S vào dung dịch FeCl3 là gì?
Dung dịch vàng nâu xuất hiện vẩn đục vàng của lưu huỳnh. Khi Na2S dư, xuất hiện thêm kết tủa đen của FeS.
FeS có tan trong nước không?
FeS không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch axit mạnh như HCl, tạo FeCl2 và khí H2S.