Fe + Cl2 → FeCl3: Phương trình, hiện tượng, cân bằng

Trả lời nhanh

Sắt tác dụng với khí clo khi đun nóng cho sắt(III) clorua: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (nhiệt độ cao). Dù Fe dư hay Cl₂ dư, sản phẩm vẫn là FeCl₃, vì clo là chất oxi hoá mạnh, đưa sắt lên mức oxi hoá cao nhất là +3. Hiện tượng: sắt cháy sáng, có khói màu nâu đỏ.

Phương trình hoá học Fe + Cl₂

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (t°)

Chất	Vai trò	Đặc điểm
Fe	Chất khử	Kim loại màu xám, ở dạng dây, đinh hoặc bột
Cl₂	Chất oxi hoá	Khí màu vàng lục, mùi xốc, độc
FeCl₃	Sản phẩm	Muối sắt(III) clorua, dạng khói/tinh thể màu nâu đỏ, tan trong nước

Điều kiện và hiện tượng phản ứng

Điều kiện: đun nóng (nung đỏ sợi dây sắt hoặc sắt bột rồi đưa vào bình khí clo).
Hiện tượng: sắt nóng đỏ cháy sáng trong khí clo, tạo khói màu nâu đỏ là các hạt nhỏ FeCl₃. Màu vàng lục của khí clo nhạt dần.
Hoà tan sản phẩm vào nước sẽ được dung dịch màu vàng nâu (do ion Fe³⁺).

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá: Fe⁰ → Fe⁺³; Cl₂⁰ → Cl⁻¹.
Quá trình oxi hoá: Fe → Fe³⁺ + 3e (nhường 3e).
Quá trình khử: Cl₂ + 2e → 2Cl⁻ (nhận 2e).
Bội chung nhỏ nhất của 3 và 2 là 6: nhân quá trình oxi hoá với 2, quá trình khử với 3.
Kết quả: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃. Kiểm tra: vế trái 2 Fe, 6 Cl; vế phải 2 Fe, 6 Cl – cân bằng.

Vì sao tạo FeCl₃ mà không phải FeCl₂?

Sắt có hai mức oxi hoá phổ biến là +2 và +3. Mức oxi hoá tạo ra phụ thuộc vào độ mạnh của chất oxi hoá:

Chất oxi hoá mạnh (Cl₂, Br₂, HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng…) đưa Fe lên +3.
Chất oxi hoá yếu (H⁺ của HCl, H₂SO₄ loãng; Cu²⁺; S; I₂) chỉ đưa Fe lên +2.

Với clo, kể cả khi sắt dư, FeCl₂ nếu có tạo ra cũng bị clo oxi hoá tiếp, còn nếu hết clo thì phản ứng kết thúc ở FeCl₃ với phần sắt còn lại không tham gia phản ứng ở pha khí. Vì vậy trong bài tập, cứ thấy Fe + Cl₂ là viết FeCl₃.

Mẹo nhớ: “Clo mạnh – sắt lên cao (+3); axit HCl yếu – sắt chỉ +2.”

Các phản ứng liên quan tới FeCl₂ và FeCl₃

Phản ứng	Phương trình	Ghi chú
Fe + HCl	Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑	Sủi bọt khí, tạo muối sắt(II)
FeCl₂ + Cl₂	2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃	Dung dịch lục nhạt chuyển vàng nâu
Fe + FeCl₃	Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂	Sắt dư khử Fe³⁺ về Fe²⁺ trong dung dịch
FeCl₃ + NaOH	FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl	Kết tủa nâu đỏ

Chú ý phân biệt: phản ứng giữa Fe và Cl₂ xảy ra ở nhiệt độ cao (không có nước), còn phản ứng Fe + FeCl₃ xảy ra trong dung dịch. Hai điều này không mâu thuẫn nhau.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là FeCl₂ do nhầm với phản ứng của sắt với HCl.
Quên điều kiện nhiệt độ hoặc cân bằng sai thành Fe + Cl₂ → FeCl₃ (thiếu hệ số 2 và 3).
Quên rằng khối lượng mol FeCl₃ là 162,5 g/mol (56 + 3 × 35,5).

Bài tập vận dụng có đáp án

Bài 1. Đốt cháy hoàn toàn 5,6 g bột sắt trong khí clo dư. Tính khối lượng FeCl₃ và thể tích Cl₂ (đktc) cần dùng.

Giải: n(Fe) = 5,6 : 56 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(FeCl₃) = 0,1 mol → m = 0,1 × 162,5 = 16,25 g. n(Cl₂) = 0,1 × 3/2 = 0,15 mol → V = 0,15 × 22,4 = 3,36 lít.

Bài 2. Cho 11,2 g Fe tác dụng với 6,72 lít Cl₂ (đktc), nung nóng, phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng muối thu được.

Giải: n(Fe) = 0,2 mol; n(Cl₂) = 0,3 mol. Tỉ lệ phương trình Fe : Cl₂ = 2 : 3 = 0,2 : 0,3 nên hai chất vừa đủ. n(FeCl₃) = 0,2 mol → m = 0,2 × 162,5 = 32,5 g.

Bài 3. Dãy chất nào khi tác dụng với Fe đều tạo muối sắt(III)? (A) Cl₂, HCl; (B) Cl₂, Br₂; (C) S, Cl₂; (D) HCl, CuSO₄.

Đáp án: B. Cl₂ và Br₂ là chất oxi hoá mạnh, cho FeCl₃ và FeBr₃. HCl, S, CuSO₄ chỉ cho hợp chất sắt(II) (FeCl₂, FeS, FeSO₄), nên A, C, D sai.

Ứng dụng của phản ứng

FeCl₃ được dùng làm chất keo tụ xử lý nước, chất ăn mòn đồng trong chế tạo mạch in và chất xúc tác trong một số phản ứng hữu cơ. Trong phòng thí nghiệm, phản ứng Fe + Cl₂ là ví dụ điển hình minh hoạ tính khử của kim loại và tính oxi hoá mạnh của halogen.

Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài trước: Fe + HNO3 đặc: phương trình, cân bằng, hiện tượng và các sản phẩm khử.

Câu hỏi thường gặp

Fe tác dụng với Cl2 tạo FeCl2 hay FeCl3?

Tạo FeCl3. Clo là chất oxi hoá mạnh nên oxi hoá Fe lên +3, phương trình: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (t°).

Hiện tượng khi đốt sắt trong khí clo là gì?

Sắt nóng đỏ cháy sáng trong bình khí clo, xuất hiện khói màu nâu đỏ là các hạt FeCl3, màu vàng lục của khí clo nhạt dần.

Fe dư tác dụng với Cl2 có tạo FeCl2 không?

Khi nung nóng, sản phẩm vẫn là FeCl3. FeCl2 chỉ xuất hiện khi Fe dư phản ứng với muối FeCl3 trong dung dịch: Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2.

Phương trình FeCl2 + Cl2 viết thế nào?

2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3. Dung dịch chuyển từ màu lục nhạt sang vàng nâu vì Fe2+ bị oxi hoá thành Fe3+.