Trả lời nhanh
Muốn từ FeCl2 ra Fe, ta khử ion Fe2+ thành Fe. Cách thường gặp nhất là cho dung dịch FeCl2 tác dụng với kim loại mạnh hơn sắt, ví dụ FeCl2 + Zn → ZnCl2 + Fe. Ngoài ra có thể điện phân dung dịch hoặc điện phân FeCl2 nóng chảy, thu được Fe ở catot và khí Cl2 ở anot.
Nguyên tắc: biến Fe2+ thành Fe
Trong FeCl2, sắt có số oxi hoá +2. Để ra sắt kim loại, Fe2+ phải nhận 2 electron: Fe2+ + 2e → Fe. Vì vậy cần một chất khử đủ mạnh hoặc dòng điện cung cấp electron.
Với phản ứng trong dung dịch, em dùng dãy hoạt động hoá học: kim loại đứng trước Fe trong dãy điện hoá (và không tan trong nước ở điều kiện thường) đẩy được Fe ra khỏi muối. Dãy rút gọn: K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Ag…
Các phương trình FeCl2 ra Fe
| Cách thực hiện | Phương trình | Điều kiện |
|---|---|---|
| Dùng kẽm | FeCl2 + Zn → ZnCl2 + Fe | Dung dịch, nhiệt độ thường |
| Dùng magie | FeCl2 + Mg → MgCl2 + Fe | Dung dịch |
| Dùng nhôm | 3FeCl2 + 2Al → 2AlCl3 + 3Fe | Dung dịch |
| Điện phân dung dịch | FeCl2 → Fe + Cl2 | Điện phân dung dịch, có dòng điện một chiều |
| Điện phân nóng chảy | FeCl2 → Fe + Cl2 | FeCl2 nóng chảy, nhiệt độ cao |
Hiện tượng khi cho Zn vào dung dịch FeCl2
- Thanh kẽm tan dần, có lớp chất rắn màu xám đen bám ngoài thanh kẽm (đó là Fe).
- Dung dịch màu lục nhạt của Fe2+ nhạt dần, vì Fe2+ bị thay bằng Zn2+ không màu.
Phương trình ion: Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe. Zn là chất khử, Fe2+ là chất oxi hoá, vì cặp Zn2+/Zn có tính khử mạnh hơn cặp Fe2+/Fe.
Điện phân FeCl2: điều gì xảy ra ở mỗi điện cực?
- Catot (−): Fe2+ + 2e → Fe
- Anot (+): 2Cl− → Cl2 + 2e
Cộng hai nửa phản ứng ta được FeCl2 → Fe + Cl2. Nếu điện phân kéo dài trong dung dịch, khi Fe2+ hết thì nước bắt đầu bị điện phân ở catot, sinh H2. Đề bài thường chỉ hỏi giai đoạn đầu.
Những kim loại KHÔNG dùng được
- Na, K, Ca, Ba: trong dung dịch, chúng phản ứng với nước trước, tạo bazơ và H2. Fe2+ sau đó kết tủa Fe(OH)2, không ra Fe.
- Cu, Ag: đứng sau Fe nên không đẩy được Fe ra khỏi muối.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm FeCl2 với FeCl3. Fe + Cl2 → FeCl3 chứ không ra FeCl2, vì Cl2 là chất oxi hoá mạnh, đưa Fe lên +3. Muốn có FeCl2 từ Fe phải dùng HCl: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2.
- Cho Fe vào dung dịch FeCl2 rồi viết phản ứng. Không có phản ứng vì Fe không tự đẩy chính nó.
- Quên cân bằng với Al. Hệ số 3FeCl2 và 2Al để bảo toàn electron: 3 × 2 = 2 × 3 = 6e.
- Viết FeCl2 + Na → Fe ngay trong dung dịch. Sai, như đã giải thích ở trên.
Mẹo nhớ: “Sắt hai gặp kim loại mạnh thì ra sắt, gặp clo thì lên sắt ba”: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3.
Bài luyện tập
Bài 1. Cho 6,5 g bột Zn vào dung dịch chứa 0,15 mol FeCl2, phản ứng hoàn toàn. Tính khối lượng Fe sinh ra.
Đáp án: nZn = 6,5 : 65 = 0,1 mol, ít hơn 0,15 mol FeCl2 nên Zn hết. nFe = 0,1 mol, mFe = 0,1 × 56 = 5,6 g.
Bài 2. Điện phân dung dịch FeCl2 (điện cực trơ) với cường độ dòng điện 2 A trong 4825 giây, coi chỉ Fe2+ bị khử ở catot. Tính khối lượng Fe và thể tích Cl2 (đktc).
Đáp án: ne = (2 × 4825) : 96500 = 0,1 mol. nFe = 0,05 mol, m = 2,8 g. nCl2 = 0,05 mol, V = 0,05 × 22,4 = 1,12 lít.
Bài 3. Kim loại nào sau đây khử được Fe2+ trong dung dịch FeCl2 thành Fe: Cu, Zn, Ag, Na?
Đáp án: chỉ Zn. Cu và Ag yếu hơn Fe, còn Na phản ứng với nước trước.
Câu hỏi thường gặp
FeCl2 ra Fe bằng cách nào?
Cho dung dịch FeCl2 tác dụng với kim loại mạnh hơn sắt như Zn, Mg, Al, hoặc điện phân FeCl2 (dung dịch hay nóng chảy) để khử Fe2+ thành Fe.
Fe + Cl2 có ra FeCl2 không?
Không. Fe cháy trong khí Cl2 tạo FeCl3: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (nhiệt độ cao). FeCl2 chỉ tạo khi Fe tác dụng với HCl hoặc muối sắt(III).
Có thể dùng Na cho vào dung dịch FeCl2 để thu Fe không?
Không. Na phản ứng với nước trước, tạo NaOH và H2, sau đó NaOH kết tủa Fe(OH)2 chứ không sinh ra sắt kim loại.
Điện phân dung dịch FeCl2 thu được gì ở mỗi điện cực?
Catot thu được Fe do Fe2+ bị khử, anot thu được khí Cl2 do Cl- bị oxi hoá. Khi Fe2+ hết, nước tiếp tục bị điện phân ở catot tạo H2.