Trả lời nhanh
Dãy gồm các ion đều oxi hóa được kim loại Fe trong dung dịch là Fe3+, Cu2+, Ag+. Cả ba ion đều thuộc cặp oxi hóa – khử đứng sau cặp Fe2+/Fe trong dãy điện hóa, nên có tính oxi hóa mạnh hơn Fe2+ và nhận được electron từ Fe. Các ion như Zn2+, Mg2+, Al3+, Cr2+ thì không làm được điều đó.
Nguyên tắc chung: so sánh với cặp Fe2+/Fe
Một ion kim loại Mn+ oxi hóa được Fe khi cặp Mn+/M đứng sau cặp Fe2+/Fe trong dãy điện hóa. Nói cách khác, ion đó phải có tính oxi hóa mạnh hơn Fe2+.
Ta nhớ phần dãy điện hóa liên quan như sau (tính oxi hóa của ion tăng dần từ trái sang phải):
Mg2+, Al3+, Zn2+, Cr2+, Fe2+, Ni2+, Sn2+, Pb2+, H+, Cu2+, Fe3+, Ag+, Hg2+, Au3+
Những ion đứng bên phải Fe2+ thì oxi hóa được Fe. Những ion đứng bên trái thì không.
Vì sao Fe3+, Cu2+, Ag+ đều oxi hóa được Fe?
- Fe3+ bị khử thành Fe2+ (cặp Fe3+/Fe2+, đứng sau Fe2+/Fe):
Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ (dung dịch vàng nâu nhạt dần, chuyển sang lục nhạt). - Cu2+ bị khử thành Cu:
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu (dung dịch xanh nhạt dần, có kim loại đỏ bám vào đinh sắt). - Ag+ bị khử thành Ag:
Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag (có kim loại trắng xám bám vào sắt).
Lưu ý: nếu Ag+ dư thì Fe2+ vừa tạo ra bị oxi hóa tiếp: Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag.
Loại trừ các ion không phù hợp
| Ion | Oxi hóa được Fe? | Lí do |
|---|---|---|
| Mg2+, Al3+, Zn2+ | Không | Mg, Al, Zn khử mạnh hơn Fe nên ion của chúng oxi hóa yếu hơn Fe2+ |
| Cr2+ | Không | Cặp Cr2+/Cr đứng trước Fe2+/Fe |
| Ni2+, Sn2+, Pb2+ | Có | Đứng sau Fe2+/Fe (phản ứng xảy ra chậm hơn nhưng đúng lí thuyết) |
| H+ (axit HCl, H2SO4 loãng) | Có | Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ |
| Fe2+ | Không | Chính là cặp so sánh, không tự oxi hóa Fe lên cao hơn |
Vì thế, những dãy có lẫn Zn2+, Mg2+, Al3+ hoặc Cr2+ đều bị loại. Khi gặp đề trắc nghiệm, chỉ cần tìm dãy mà cả ba ion đều đứng sau Fe2+/Fe.
Mẹo nhớ nhanh
- Quy tắc “alpha” (α): chất oxi hóa mạnh + chất khử mạnh → chất oxi hóa yếu + chất khử yếu. Fe là chất khử, nên chất oxi hóa phải mạnh hơn Fe2+.
- Nhớ cụm “Fe3+, Cu2+, Ag+” là bộ ba ion quen thuộc nhất oxi hóa được Fe.
- Kim loại đứng trước Fe (Mg, Al, Zn, Cr) thì ion của chúng không oxi hóa được Fe.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng Fe luôn bị oxi hóa thành Fe3+. Thực tế với Cu2+, H+, Fe3+, Fe chỉ lên Fe2+.
- Quên phản ứng nối tiếp giữa Fe2+ và Ag+ dư.
- Nhầm vị trí của Cr2+ hoặc Fe3+ trong dãy điện hóa.
Bài luyện tập
Bài 1. Cho các ion: Zn2+, Pb2+, Ag+, Mg2+. Ion nào oxi hóa được Fe?
Đáp án: Pb2+ và Ag+, vì cặp của chúng đứng sau Fe2+/Fe.
Bài 2. Cho 5,6 gam Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol AgNO3, phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng Ag sinh ra (Ag = 108).
Giải: nFe = 0,1 mol. Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag: dùng hết 0,1 mol Fe và 0,2 mol Ag+, sinh 0,2 mol Ag, 0,1 mol Fe2+. Còn dư 0,1 mol Ag+ nên Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag, thêm 0,1 mol Ag. Tổng nAg = 0,3 mol → m = 32,4 gam.
Bài 3. Ngâm đinh sắt trong dung dịch Fe2(SO4)3. Viết phương trình và nêu hiện tượng.
Đáp án: Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4; đinh sắt tan dần, dung dịch từ vàng nâu chuyển sang lục nhạt.
Câu hỏi thường gặp
Ion nào sau đây không oxi hóa được kim loại Fe?
Các ion của kim loại đứng trước Fe trong dãy điện hóa như Mg2+, Al3+, Zn2+, Cr2+ không oxi hóa được Fe, vì tính oxi hóa của chúng yếu hơn Fe2+.
Fe3+ có oxi hóa được Fe không?
Có. Cặp Fe3+/Fe2+ đứng sau Fe2+/Fe nên xảy ra phản ứng Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+. Đây là cơ sở để bảo quản dung dịch muối Fe2+ bằng cách cho thêm đinh sắt.
Fe tác dụng với Cu2+ hoặc Ag+ tạo muối Fe(II) hay Fe(III)?
Với Cu2+ chỉ tạo Fe2+. Với Ag+ ban đầu tạo Fe2+; nếu Ag+ còn dư thì Fe2+ bị oxi hóa tiếp thành Fe3+.
H+ có phải là ion oxi hóa được Fe không?
Có. H+ trong axit HCl hoặc H2SO4 loãng oxi hóa Fe thành Fe2+ và giải phóng khí H2. Với axit HNO3 hoặc H2SO4 đặc, nóng thì chất oxi hóa là gốc NO3- hoặc SO42- và Fe có thể lên Fe3+.