Trả lời nhanh
Fe ra FeCl3 khi sắt tác dụng với khí clo ở nhiệt độ cao: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3. Clo là chất oxi hoá mạnh nên đưa sắt lên mức oxi hoá +3. Sau đó FeCl3 bị Fe (hoặc Cu) khử thành FeCl2, rồi FeCl2 bị kim loại mạnh hơn sắt như Zn, Mg, Al khử về Fe.
1. Fe ra FeCl3: phương trình và hiện tượng
Phương trình: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (điều kiện: nhiệt độ cao).
- Hiện tượng: sợi sắt nung nóng đỏ cháy sáng trong bình khí clo màu vàng lục, tạo khói màu nâu đỏ là các hạt FeCl3 rắn. Hoà tan vào nước cho dung dịch màu vàng nâu.
- Vai trò: Fe là chất khử (0 → +3), Cl2 là chất oxi hoá (0 → −1).
Vì sao không ra FeCl2? Clo là phi kim rất mạnh, oxi hoá sắt lên tận hoá trị III, bất kể Fe hay Cl2 dư. Đây là điểm khác với HCl, chỉ oxi hoá được sắt lên +2.
2. Chuỗi Fe → FeCl3 → FeCl2 → Fe
| Bước | Phương trình | Điều kiện – hiện tượng |
|---|---|---|
| Fe → FeCl3 | 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 | t°; khói nâu đỏ |
| FeCl3 → FeCl2 | 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2 | Dung dịch vàng nâu chuyển dần sang lục nhạt, sắt tan |
| FeCl2 → Fe | FeCl2 + Zn → ZnCl2 + Fe | Có chất rắn màu xám bám vào kẽm, dung dịch nhạt màu dần |
Bước 2 có thể thay Fe bằng Cu: 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2. Bước 3 có thể dùng Mg hoặc Al (không dùng Na, K vì chúng phản ứng với nước trước).
3. Fe ra FeCl2: các cách điều chế hay gặp
- Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ (sắt tan, có bọt khí không màu).
- Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu↓ (có đồng đỏ bám vào sắt).
- 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2.
- Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O.
Ngược lại, từ FeCl2 muốn lên FeCl3 cần chất oxi hoá: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 (dung dịch từ lục nhạt sang vàng nâu).
4. Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo: chất oxi hoá mạnh (Cl2, HNO3, H2SO4 đặc nóng) → Fe(III); chất oxi hoá yếu (HCl, H2SO4 loãng, muối Cu2+, S) → Fe(II).
- Lỗi 1: viết Fe + HCl → FeCl3 + H2. Sai, sản phẩm là FeCl2.
- Lỗi 2: quên cân bằng hệ số 2Fe + 3Cl2. Kiểm tra: vế phải có 2 Fe và 6 Cl, vế trái có 2 Fe và 6 Cl.
- Lỗi 3: cho rằng FeCl3 + Fe chỉ xảy ra khi Fe dư. Thực tế phản ứng xảy ra theo tỉ lệ mol; nếu FeCl3 dư thì dung dịch còn cả FeCl3 và FeCl2.
5. Bài tập tự luyện
Bài 1. Đốt cháy hoàn toàn 5,6 g Fe trong khí Cl2 dư. Tính khối lượng FeCl3 thu được.
Giải: n(Fe) = 5,6 : 56 = 0,1 mol → n(FeCl3) = 0,1 mol → m = 0,1 × 162,5 = 16,25 g.
Bài 2. Cho 11,2 g Fe tác dụng với dung dịch HCl dư. Tính khối lượng muối và thể tích H2 (đktc).
Giải: n(Fe) = 0,2 mol; Fe + 2HCl → FeCl2 + H2. n(FeCl2) = n(H2) = 0,2 mol. m(FeCl2) = 0,2 × 127 = 25,4 g; V(H2) = 0,2 × 22,4 = 4,48 lít.
Bài 3. Cho 0,1 mol FeCl3 vào dung dịch chứa 0,1 mol Fe (bột). Tính khối lượng FeCl2 tạo thành và khối lượng Fe còn dư.
Giải: 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2. 0,1 mol FeCl3 cần 0,05 mol Fe, nên Fe dư 0,05 mol (2,8 g). n(FeCl2) = 0,1 × 3/2 = 0,15 mol → m = 0,15 × 127 = 19,05 g.
Câu hỏi thường gặp
Fe tác dụng với chất nào thì ra FeCl3?
Fe tác dụng với khí Cl2 ở nhiệt độ cao tạo FeCl3: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3. Fe không tạo FeCl3 khi tác dụng với dung dịch HCl.
Fe + HCl ra FeCl2 hay FeCl3?
Ra FeCl2 và khí H2: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2. H+ chỉ là chất oxi hoá yếu nên sắt chỉ lên mức oxi hoá +2.
Làm sao chuyển FeCl3 thành FeCl2?
Cho FeCl3 tác dụng với chất khử như Fe hoặc Cu: 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2; 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2. Dung dịch chuyển từ vàng nâu sang lục nhạt (với Fe).
Làm sao điều chế Fe từ FeCl2?
Dùng kim loại mạnh hơn sắt như Zn, Mg, Al: FeCl2 + Zn → ZnCl2 + Fe. Cũng có thể điện phân dung dịch FeCl2.