Trả lời nhanh
FeCl2 chuyển thành FeCl3 khi tác dụng với khí clo: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3. Clo là chất oxi hoá mạnh nên oxi hoá Fe2+ (màu lục nhạt) lên Fe3+ (màu vàng nâu). Phản ứng xảy ra ngay trong dung dịch, không cần xúc tác. Ngoài Cl2, có thể dùng KMnO4/H+, H2O2, O2/HCl hoặc HNO3.
Phương trình phản ứng FeCl2 + Cl2
Phương trình phân tử:
2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
Phương trình ion thu gọn:
2Fe2+ + Cl2 → 2Fe3+ + 2Cl–
- Điều kiện: sục khí Cl2 vào dung dịch FeCl2 ở nhiệt độ thường. Với FeCl2 khan, đun nóng nhẹ cho phản ứng nhanh hơn.
- Hiện tượng: dung dịch từ màu lục nhạt chuyển dần sang màu vàng nâu; màu vàng của khí clo mất dần nếu clo không dư.
- Loại phản ứng: oxi hoá – khử, trong đó FeCl2 là chất khử, Cl2 là chất oxi hoá.
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
- Xác định số oxi hoá thay đổi: Fe+2 → Fe+3; Cl20 → 2Cl–1.
- Viết quá trình: Fe+2 → Fe+3 + 1e (nhân 2); Cl2 + 2e → 2Cl– (nhân 1).
- Đặt hệ số 2 trước FeCl2 và FeCl3, hệ số 1 trước Cl2. Kiểm tra: vế trái có 2 Fe, 6 Cl; vế phải có 2 Fe, 6 Cl. ✓
Mẹo nhớ: một phân tử Cl2 nhận 2 electron nên cần “lấy” electron của 2 ion Fe2+. Vì vậy tỉ lệ mol FeCl2 : Cl2 luôn là 2 : 1.
Vì sao Cl2 làm được điều này?
Trong dãy thế điện cực chuẩn, cặp Cl2/2Cl– (+1,36 V) có tính oxi hoá mạnh hơn cặp Fe3+/Fe2+ (+0,77 V). Theo quy tắc α, chất oxi hoá mạnh hơn (Cl2) sẽ oxi hoá chất khử mạnh hơn (Fe2+). Ngược lại, I2 (+0,54 V) yếu hơn Fe3+ nên không oxi hoá được Fe2+.
Các cách khác để đổi FeCl2 thành FeCl3
Muốn giữ sản phẩm là muối clorua, nên chọn chất oxi hoá không đưa thêm gốc axit lạ vào dung dịch (hoặc dùng kèm HCl).
| Chất oxi hoá | Phương trình |
|---|---|
| Khí O2 + HCl | 4FeCl2 + O2 + 4HCl → 4FeCl3 + 2H2O |
| H2O2 + HCl | 2FeCl2 + H2O2 + 2HCl → 2FeCl3 + 2H2O |
| KMnO4 + HCl | 5FeCl2 + KMnO4 + 8HCl → 5FeCl3 + MnCl2 + KCl + 4H2O |
Hiện tượng với KMnO4: màu tím của thuốc tím nhạt dần rồi mất màu, dung dịch chuyển vàng nâu. Hai phương trình đầu và cuối đều đã cân bằng cả nguyên tử lẫn electron (ví dụ ở dòng KMnO4: 5 Fe2+ nhường 5e, Mn+7 nhận 5e).
Phản ứng ngược: FeCl3 về FeCl2
Khi gặp chất khử như Fe, Cu, ta có: 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2 và 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2. Nhờ vậy người ta bảo quản dung dịch FeCl2 bằng cách cho thêm đinh sắt để Fe3+ (nếu có) bị khử trở lại.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là FeCl2 khi cho Fe tác dụng với Cl2. Cl2 là chất oxi hoá mạnh nên Fe + Cl2 luôn tạo FeCl3: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (t°). Còn Fe + HCl mới tạo FeCl2.
- Quên hệ số: viết FeCl2 + Cl2 → FeCl3 là sai vì Cl chưa cân bằng (4 Cl ≠ 3 Cl).
- Nhầm màu: Fe2+ lục nhạt, Fe3+ vàng nâu – không phải ngược lại.
Bài luyện tập
Bài 1. Sục Cl2 dư vào dung dịch chứa 12,7 gam FeCl2. Tính khối lượng FeCl3 thu được và thể tích Cl2 đã phản ứng (đkc, 1 mol khí = 24,79 L).
Đáp án: n(FeCl2) = 12,7 : 127 = 0,1 mol → n(FeCl3) = 0,1 mol → m = 0,1 × 162,5 = 16,25 gam. n(Cl2) = 0,05 mol → V = 0,05 × 24,79 ≈ 1,24 L.
Bài 2. Cho 0,2 mol FeCl2 hấp thụ hoàn toàn Cl2 dư. Khối lượng muối trong dung dịch tăng bao nhiêu gam?
Đáp án: mỗi mol FeCl2 thành FeCl3 thì khối lượng tăng 35,5 gam (thêm 1 Cl). Vậy tăng 0,2 × 35,5 = 7,1 gam. (Kiểm tra: 0,2 × 162,5 – 0,2 × 127 = 7,1 ✓)
Bài 3. Hoàn thành chuỗi: Fe → FeCl2 → FeCl3 → Fe(OH)3.
Đáp án: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2; 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3; FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl (kết tủa nâu đỏ).
Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài trước: ZnS + H2SO4 → ZnSO4 + H2S: ZnS ra H2S, điều kiện và hiện tượng. Bài sau: Al(OH)3 + NaOH: phương trình, hiện tượng và bài tập.
Câu hỏi thường gặp
FeCl2 ra FeCl3 bằng chất nào?
Dùng chất oxi hoá đủ mạnh như Cl2, KMnO4 trong môi trường axit, H2O2, O2 kèm HCl hoặc HNO3. Cách đơn giản nhất là sục khí Cl2: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3.
Hiện tượng khi sục Cl2 vào dung dịch FeCl2 là gì?
Dung dịch chuyển từ màu lục nhạt sang màu vàng nâu do Fe2+ bị oxi hoá thành Fe3+; màu vàng lục của clo nhạt dần khi bị hấp thụ.
Fe tác dụng với Cl2 tạo FeCl2 hay FeCl3?
Tạo FeCl3, vì Cl2 oxi hoá sắt lên mức +3: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (đun nóng). FeCl2 chỉ tạo ra khi Fe tác dụng với HCl hoặc muối của Fe3+.
Làm sao đổi FeCl3 trở lại FeCl2?
Cho FeCl3 tác dụng với chất khử như Fe hoặc Cu: 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2; 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2.