Hòa tan sắt vào dung dịch HCl dư: hiện tượng và phương trình
Lớp 9Hóa học

Hòa tan Fe vào dung dịch HCl dư: hiện tượng và phương trình hóa học

Trả lời nhanh

Khi cho Fe vào dung dịch HCl dư, sắt tan dần, có bọt khí không màu thoát ra (khí H2), dung dịch thu được có màu lục nhạt của muối sắt(II). Phương trình: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑. Sắt chỉ lên số oxi hóa +2 vì H+ của HCl là chất oxi hóa yếu, không đủ mạnh để đưa Fe lên +3.

Phương trình hóa học Fe tác dụng với HCl

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

Viết dạng ion rút gọn: Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑.

  • Chất tham gia: sắt (Fe, chất rắn màu xám) và axit clohiđric (HCl).
  • Sản phẩm: sắt(II) clorua (FeCl2) tan trong nước và khí hiđro (H2).
  • Điều kiện: phản ứng xảy ra ngay ở nhiệt độ thường; đun nhẹ hoặc dùng sắt dạng bột thì phản ứng nhanh hơn.

Hiện tượng quan sát được

  1. Mẩu sắt (đinh sắt, bột sắt) tan dần.
  2. Có bọt khí không màu, không mùi nổi lên trên bề mặt sắt – đó là H2.
  3. Dung dịch chuyển dần sang màu lục nhạt (gần như không màu nếu loãng) do có ion Fe2+.

Muốn chắc đó là khí H2, em đưa que đóm đang cháy tới miệng ống nghiệm: khí cháy với ngọn lửa xanh nhạt, thường kèm tiếng nổ nhỏ “pop”.

Vì sao tạo FeCl2 mà không phải FeCl3?

Đây là chỗ nhiều bạn nhầm. Xét sự thay đổi số oxi hóa: Fe từ 0 lên +2, còn H từ +1 xuống 0.

  • Chất khử: Fe (nhường 2 electron: Fe → Fe2+ + 2e).
  • Chất oxi hóa: H+ trong HCl (2H+ + 2e → H2).

Ion H+ chỉ oxi hóa được Fe lên +2. Muốn ra FeCl3 cần chất oxi hóa mạnh hơn, ví dụ khí clo: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (nhiệt độ cao). Ngay cả khi HCl dư, sản phẩm vẫn là FeCl2; “dư” chỉ có nghĩa là sắt phản ứng hết, trong dung dịch còn HCl chưa phản ứng.

Mẹo nhớ: Fe + axit loãng không có tính oxi hóa mạnh (HCl, H2SO4 loãng) → muối sắt(II) + H2. Fe + chất oxi hóa mạnh (Cl2, HNO3, H2SO4 đặc nóng) → muối sắt(III).

Dung dịch sau phản ứng chứa gì khi HCl dư?

Sau phản ứng, dung dịch gồm FeCl2 và HCl dư. Điều này quan trọng khi làm tiếp các thí nghiệm sau:

  • Nhỏ từ từ NaOH: trước tiên NaOH trung hòa HCl dư (HCl + NaOH → NaCl + H2O), sau đó mới xuất hiện kết tủa trắng xanh: FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2↓ + 2NaCl.
  • Để kết tủa ngoài không khí, nó hóa nâu đỏ: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓.
  • Nếu có thêm chất oxi hóa mạnh (như Cl2), Fe2+ bị oxi hóa thành Fe3+: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3.

Cách giải bài tập Fe + HCl

Các bước chung: (1) tính số mol Fe; (2) viết phương trình; (3) đặt tỉ lệ mol Fe : HCl : FeCl2 : H2 = 1 : 2 : 1 : 1; (4) tính đại lượng yêu cầu.

Ví dụ (tự đặt). Hòa tan hoàn toàn 5,6 g Fe trong dung dịch HCl dư. Tính thể tích H2 (đkc, 24,79 L/mol) và khối lượng FeCl2.

  • n(Fe) = 5,6 : 56 = 0,1 mol.
  • Theo phương trình: n(H2) = n(FeCl2) = 0,1 mol.
  • V(H2) = 0,1 × 24,79 = 2,479 L (nếu đề cho ở đktc, lấy 22,4 L/mol thì được 2,24 L).
  • m(FeCl2) = 0,1 × 127 = 12,7 g.

Vì HCl dư nên Fe phản ứng hết, mọi tính toán dựa vào số mol Fe.

Lỗi sai thường gặp

  • Viết sản phẩm là FeCl3 (sai, phải là FeCl2).
  • Quên cân bằng hệ số 2 trước HCl.
  • Tính theo HCl dù đề đã cho HCl dư.
  • Nhầm khối lượng mol FeCl2 (127) với FeCl3 (162,5).

Bài tập luyện tập

  1. Cho 11,2 g Fe tác dụng với dung dịch HCl dư. Tính số mol HCl đã phản ứng và khối lượng muối thu được.
    Đáp án: n(Fe) = 0,2 mol → n(HCl) phản ứng = 0,4 mol; m(FeCl2) = 0,2 × 127 = 25,4 g.
  2. Hòa tan 10 g hỗn hợp Fe và Cu vào dung dịch HCl dư, thu được 2,479 L khí H2 (đkc). Tính phần trăm khối lượng Fe.
    Đáp án: Cu không phản ứng với HCl. n(H2) = 0,1 mol → n(Fe) = 0,1 mol → m(Fe) = 5,6 g → %Fe = 56%, %Cu = 44%.
  3. Tại sao sau phản ứng Fe + HCl dư, khi cho NaOH vào lúc đầu chưa thấy kết tủa?
    Đáp án: vì NaOH trước hết trung hòa lượng HCl dư; khi hết axit mới tạo kết tủa Fe(OH)2.

Câu hỏi thường gặp

Fe tác dụng với HCl tạo FeCl2 hay FeCl3?

Tạo FeCl2. Ion H+ trong HCl chỉ oxi hóa Fe lên số oxi hóa +2. Muốn có FeCl3 phải dùng chất oxi hóa mạnh hơn như Cl2.

Hiện tượng khi cho Fe vào dung dịch HCl dư là gì?

Sắt tan dần, có bọt khí không màu, không mùi thoát ra (H2) và dung dịch chuyển sang màu lục nhạt do có ion Fe2+.

Fe + HCl dư có cần đun nóng không?

Không bắt buộc. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường; đun nhẹ hoặc dùng bột sắt chỉ làm phản ứng nhanh hơn.

HCl dư thì tính số mol H2 theo chất nào?

Tính theo Fe, vì Fe là chất phản ứng hết. Tỉ lệ n(H2) = n(Fe) theo phương trình Fe + 2HCl → FeCl2 + H2.

Bài học liên quan