Trả lời nhanh
Khi cho FeS tác dụng với dung dịch HCl, FeS tan dần và thoát ra khí H2S mùi trứng thối. Phương trình: FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑. Đây là phản ứng trao đổi: muối sunfua của kim loại sắt tác dụng với axit mạnh HCl, sinh ra axit yếu H2S dễ bay hơi nên phản ứng xảy ra đến cùng.
Phương trình phản ứng FeS + HCl
Phương trình phân tử: FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑
Phương trình ion rút gọn: FeS + 2H+ → Fe2+ + H2S↑
Chú ý: FeS là chất rắn không tan nên giữ nguyên công thức trong phương trình ion. H2S là chất khí cũng viết nguyên dạng.
Điều kiện và hiện tượng nhận biết
| Nội dung | Mô tả |
|---|---|
| Điều kiện | Nhiệt độ thường, dùng dung dịch HCl loãng hoặc đặc đều được |
| Chất tham gia | FeS rắn (màu đen hoặc nâu đen), dung dịch HCl |
| Hiện tượng | Chất rắn tan dần, có bọt khí thoát ra, khí có mùi trứng thối; dung dịch thu được màu lục nhạt gần như không màu (Fe2+) |
| Loại phản ứng | Trao đổi, không phải oxi hoá – khử (số oxi hoá các nguyên tố không đổi) |
Vì sao FeS tan được trong HCl?
Có hai lí do chính. Thứ nhất, H2S là axit rất yếu và là chất khí ít tan, nên nó rời khỏi dung dịch, kéo cân bằng về phía tạo sản phẩm. Thứ hai, FeS có độ tan tương đối lớn trong các muối sunfua kim loại nặng, nên ion H+ đủ khả năng “bắt” ion S2–.
Mẹo nhớ: muối của axit yếu + axit mạnh → muối mới + axit yếu. Các muối sunfua như ZnS, FeS tan trong HCl, H2SO4 loãng; còn CuS, PbS, Ag2S rất ít tan nên không tan trong các axit này.
Ứng dụng: điều chế H2S trong phòng thí nghiệm
Đây chính là phản ứng dùng để điều chế khí H2S: cho FeS tác dụng với dung dịch HCl hoặc H2SO4 loãng (thường làm trong bình Kipp hoặc tủ hút).
- Thu khí: H2S nặng hơn không khí (d = 34/29 ≈ 1,17) nên thu bằng cách đẩy không khí, để bình ngửa.
- Nhận biết H2S: dẫn khí qua dung dịch Pb(NO3)2 hoặc CuSO4 thấy kết tủa đen.
Pb(NO3)2 + H2S → PbS↓ (đen) + 2HNO3
CuSO4 + H2S → CuS↓ (đen) + H2SO4 - Xử lí khí thừa: H2S rất độc, cần hấp thụ bằng dung dịch kiềm: H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là FeCl3: sai, vì đây không phải phản ứng oxi hoá – khử, Fe vẫn giữ số oxi hoá +2.
- Quên hệ số 2 trước HCl: vế phải có 2 nguyên tử Cl (trong FeCl2) và 2 nguyên tử H (trong H2S) nên cần 2HCl.
- Nhầm với H2SO4 đặc nóng: lúc này FeS bị oxi hoá, không sinh H2S:
2FeS + 10H2SO4 (đặc, t°) → Fe2(SO4)3 + 9SO2↑ + 10H2O - Gộp Fe và FeS khi cho vào HCl: Fe sinh H2, FeS sinh H2S, nên khí thu được là hỗn hợp.
Cách cân bằng nhanh
- Viết sơ đồ: FeS + HCl → FeCl2 + H2S.
- Fe, S đã bằng nhau (1 – 1).
- Vế phải có 2Cl và 2H, nên đặt hệ số 2 trước HCl.
- Kiểm tra lại: vế trái 1Fe, 1S, 2H, 2Cl; vế phải 1Fe, 2Cl, 2H, 1S. Cân bằng.
Bài tập vận dụng (tự đặt, có đáp án)
Bài 1. Cho 8,8 gam FeS tác dụng hết với dung dịch HCl 1M. Tính thể tích khí H2S (đktc) và thể tích dung dịch HCl tối thiểu.
Giải: nFeS = 8,8 : 88 = 0,1 mol. Theo phương trình, nH2S = 0,1 mol, nên V = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít. nHCl = 2 × 0,1 = 0,2 mol, nên Vdd HCl = 0,2 : 1 = 0,2 lít (200 mL).
Bài 2. Cho hỗn hợp gồm 0,1 mol Fe và 0,1 mol FeS vào dung dịch HCl dư. Tính thể tích và khối lượng khí thu được (đktc).
Giải: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ cho 0,1 mol H2; FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑ cho 0,1 mol H2S. Tổng 0,2 mol khí, V = 4,48 lít. Khối lượng = 0,1×2 + 0,1×34 = 3,6 gam. Khối lượng mol trung bình = 3,6 : 0,2 = 18 g/mol.
Bài 3. Dẫn khí sinh ra khi cho FeS vào dung dịch HCl vào dung dịch Pb(NO3)2. Nêu hiện tượng và viết phương trình.
Giải: Xuất hiện kết tủa màu đen: Pb(NO3)2 + H2S → PbS↓ + 2HNO3.
Ghi nhớ
- FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑ (phản ứng trao đổi, không đổi số oxi hoá).
- Hiện tượng: rắn tan, khí mùi trứng thối thoát ra.
- H2S độc, nặng hơn không khí, nhận biết bằng kết tủa đen PbS hoặc CuS.
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 sau: K2Cr2O7 + HCl → CrCl3 + KCl + Cl2 + H2O: cân bằng, hiện tượng.
Câu hỏi thường gặp
FeS tác dụng với HCl có sinh ra H2S không?
Có. FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑. Khí H2S có mùi trứng thối thoát ra, FeS rắn tan dần trong dung dịch.
FeS + HCl có phải phản ứng oxi hoá – khử không?
Không. Số oxi hoá của Fe (+2), S (−2), H (+1), Cl (−1) đều không thay đổi, đây là phản ứng trao đổi ion.
Vì sao CuS không tan trong HCl còn FeS thì tan?
CuS có độ tan cực nhỏ nên ion H+ không kéo được S2− ra khỏi kết tủa để tạo H2S, còn FeS có độ tan lớn hơn nhiều nên tan trong axit mạnh.
Làm thế nào nhận biết khí H2S sinh ra?
Dẫn khí qua dung dịch Pb(NO3)2 hoặc CuSO4, xuất hiện kết tủa đen PbS hoặc CuS; ngoài ra khí có mùi trứng thối đặc trưng.