FexOy + HCl → FeCl2y/x + H2O: cân bằng và ví dụ

Trả lời nhanh

Phương trình đã cân bằng: Fe_xO_y + 2yHCl → xFeCl_2y/x + yH₂O. Hệ số của HCl là 2y vì mỗi nguyên tử oxi trong oxit cần 2 nguyên tử H của axit để tạo thành 1 phân tử nước. Chỉ số 2y/x chính là hoá trị của sắt trong oxit nên công thức muối là FeCl₂ hoặc FeCl₃ tuỳ oxit.

Cân bằng theo từng bước

Nhận biết loại phản ứng: oxit bazơ + axit → muối + nước. Hoá trị của sắt không đổi trong phản ứng.
Cân bằng oxi: vế trái có y nguyên tử O trong Fe_xO_y nên vế phải cần y phân tử H₂O.
Cân bằng hiđro: y phân tử H₂O chứa 2y nguyên tử H, vậy cần 2y phân tử HCl.
Cân bằng clo và sắt: 2y nguyên tử Cl chia cho x nguyên tử Fe, mỗi nguyên tử Fe nhận 2y/x nguyên tử Cl, nên muối là FeCl_2y/x với hệ số x.

Kiểm tra: Fe có x ở hai vế, O có y, H có 2y, Cl có 2y, cân bằng.

Vì sao chỉ số của Cl là 2y/x?

Trong Fe_xO_y, oxi có hoá trị II, nên tổng hoá trị của oxi là 2y, tổng này bằng hoá trị của x nguyên tử sắt. Vậy hoá trị của Fe là 2y/x. Hoá trị đó cũng là số nguyên tử Cl liên kết với mỗi nguyên tử Fe trong muối clorua. Ví dụ FeO có 2·1/1 = 2, Fe₂O₃ có 2·3/2 = 3.

Ví dụ áp dụng công thức tổng quát

Oxit	x, y	2y/x	Phương trình
FeO	1; 1	2	FeO + 2HCl → FeCl₂ + H₂O
Fe₂O₃	2; 3	3	Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

Trường hợp đặc biệt: Fe₃O₄

Với x = 3, y = 4 thì 2y/x = 8/3 không phải số nguyên. Điều này cho biết Fe₃O₄ chứa sắt hai hoá trị (II và III), tức FeO·Fe₂O₃, nên cho hai muối:

Fe₃O₄ + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O

Kiểm tra: Fe: 3 = 1 + 2; O: 4; H: 8 = 8; Cl: 8 = 2 + 6. Công thức tổng quát chỉ dùng được khi 2y/x là số nguyên, tức oxit chỉ chứa sắt một hoá trị.

Điều kiện và hiện tượng

Điều kiện: dùng dung dịch HCl, thường phản ứng ở nhiệt độ thường; Fe₃O₄ và Fe₂O₃ tan nhanh hơn khi đun nóng nhẹ.
FeO: chất rắn màu đen tan dần, dung dịch thu được có màu lục nhạt (FeCl₂).
Fe₂O₃: chất rắn màu nâu đỏ tan dần, dung dịch có màu vàng nâu (FeCl₃).
Fe₃O₄: chất rắn màu đen tan dần, dung dịch có màu vàng nâu do có cả Fe²⁺ và Fe³⁺.

Mẹo nhớ và lỗi thường gặp

Mẹo: số HCl luôn gấp đôi số nguyên tử O của oxit; số H₂O bằng số nguyên tử O.
Lỗi 1: viết muối FeCl₃ cho mọi oxit sắt. Phải xác định hoá trị: FeO tạo FeCl₂.
Lỗi 2: viết Fe₃O₄ + HCl → FeCl₃ + H₂O. Fe₃O₄ cho cả FeCl₂ và FeCl₃.
Lỗi 3: quên rằng phản ứng này không phải phản ứng oxi hoá khử, vì số oxi hoá của các nguyên tố không đổi.

Bài tập vận dụng

Cho 16 gam Fe₂O₃ tác dụng hoàn toàn với dung dịch HCl dư. Tính khối lượng muối. Đáp án: n(Fe₂O₃) = 0,1 mol, n(FeCl₃) = 0,2 mol, khối lượng muối = 0,2 × 162,5 = 32,5 gam; HCl cần 0,6 mol.
Hoà tan hoàn toàn 23,2 gam Fe₃O₄ bằng HCl vừa đủ. Tính số mol HCl và khối lượng mỗi muối. Đáp án: n(Fe₃O₄) = 0,1 mol; n(HCl) = 0,8 mol; FeCl₂ 0,1 mol (12,7 gam); FeCl₃ 0,2 mol (32,5 gam).
Một oxit sắt có hoá trị sắt là 3 và công thức Fe_xO_y. Tìm x : y. Đáp án: 2y/x = 3 nên x : y = 2 : 3, oxit là Fe₂O₃.

Câu hỏi thường gặp

Phương trình tổng quát của FexOy tác dụng với HCl là gì?

FexOy + 2yHCl → xFeCl2y/x + yH2O, trong đó 2y/x là hoá trị của sắt trong oxit.

FeO, Fe2O3 tác dụng với HCl tạo ra muối nào?

FeO tạo FeCl2 và nước; Fe2O3 tạo FeCl3 và nước. Cả hai đều là phản ứng trao đổi.

Vì sao Fe3O4 không dùng được công thức tổng quát?

Vì 2y/x = 8/3 không nguyên: Fe3O4 chứa cả sắt (II) và sắt (III) nên tạo hỗn hợp FeCl2 và FeCl3.

Phản ứng FexOy với HCl có phải phản ứng oxi hoá khử không?

Không. Số oxi hoá của sắt, oxi, hiđro và clo trước và sau phản ứng không đổi.