Fe + Br2 → FeBr3: Phương trình, hiện tượng, cân bằng

Trả lời nhanh

Phương trình đúng là 2Fe + 3Br₂ → 2FeBr₃ (điều kiện: nhiệt độ). Brom là chất oxi hoá khá mạnh nên đưa sắt lên mức oxi hoá cao nhất là +3, không dừng ở +2. Hiện tượng: sắt tan dần, hơi brom nâu đỏ nhạt màu và xuất hiện chất rắn màu nâu đỏ là FeBr₃.

Phương trình hoá học Fe + Br₂

Phản ứng giữa sắt và brom (halogen) xảy ra khi đun nóng:

2Fe + 3Br₂ ^t°→ 2FeBr₃

Chất	Vai trò	Trạng thái, màu sắc
Fe	Chất khử	Rắn, màu xám
Br₂	Chất oxi hoá	Lỏng/hơi, màu nâu đỏ
FeBr₃	Sản phẩm (muối sắt(III) bromua)	Rắn, màu nâu đỏ

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá thay đổi: Fe từ 0 lên +3; Br từ 0 xuống −1.
Viết quá trình: Fe → Fe³⁺ + 3e (quá trình oxi hoá); Br₂ + 2e → 2Br⁻ (quá trình khử).
Cân bằng số electron cho – nhận: nhân quá trình đầu với 2, quá trình sau với 3 (đều là 6 electron).
Cộng lại: 2Fe + 3Br₂ → 2FeBr₃. Kiểm tra: vế trái 2 Fe, 6 Br; vế phải 2 Fe, 6 Br ✓.

Mẹo nhớ: mỗi phân tử Br₂ nhận 2e, mỗi nguyên tử Fe nhường 3e, nên tỉ lệ Fe : Br₂ = 2 : 3 (bội chung nhỏ nhất của 2 và 3 là 6).

Vì sao sản phẩm là FeBr₃ chứ không phải FeBr₂?

Sắt có hai số oxi hoá thường gặp là +2 và +3. Chất oxi hoá yếu (H⁺ trong HCl, S, I₂) chỉ đưa Fe lên +2. Chất oxi hoá mạnh (Cl₂, Br₂, HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng) đưa Fe lên +3.

Phản ứng	Sản phẩm
Fe + F₂	FeF₃
Fe + Cl₂ (t°)	FeCl₃
Fe + Br₂ (t°)	FeBr₃
Fe + I₂ (t°)	FeI₂ (iot yếu hơn, chỉ tạo Fe(II))

Quy luật: tính oxi hoá của halogen giảm dần từ F₂ đến I₂. Brom còn đủ mạnh để tạo Fe(III), còn iot thì không.

Hiện tượng khi làm thí nghiệm

Đun nóng sắt (dây hoặc bột) trong bình chứa hơi brom.
Sắt cháy/tan dần, màu nâu đỏ của hơi brom nhạt đi.
Thành bình xuất hiện chất rắn màu nâu đỏ là FeBr₃.

Lưu ý quan trọng: Fe dư trong dung dịch

Nếu phản ứng xảy ra trong dung dịch (nước brom) và sắt còn dư, muối Fe(III) tạo thành sẽ bị sắt khử tiếp:

Fe + 2FeBr₃ → 3FeBr₂

Vì vậy đề bài cho Fe dư và có dung dịch thì sản phẩm cuối là FeBr₂. Đây là lỗi sai rất hay gặp: học sinh viết ngay FeBr₃ mà quên kiểm tra tỉ lệ mol.

Ứng dụng: FeBr₃ làm xúc tác brom hoá benzen

Khi học hiđrocacbon thơm, ta thường viết: C₆H₆ + Br₂ ^{Fe, t°}→ C₆H₅Br + HBr. Thực chất bột sắt phản ứng với brom tạo FeBr₃ theo phương trình ở trên, và chính FeBr₃ mới là chất xúc tác. Hiểu điều này giúp bạn không thấy “Fe” trong điều kiện phản ứng là điều khó hiểu.

Tính theo phương trình

Ví dụ (số liệu tự đặt): cho 5,6 g Fe phản ứng hoàn toàn với brom dư, đun nóng.

n_Fe = 5,6 : 56 = 0,1 mol.
Theo phương trình: n_Br₂ = 0,1 × 3/2 = 0,15 mol → m = 0,15 × 160 = 24 g.
n_FeBr₃ = 0,1 mol → m = 0,1 × 296 = 29,6 g.
Kiểm tra bảo toàn khối lượng: 5,6 + 24 = 29,6 ✓.

Bài luyện tập

Bài 1. Cho 11,2 g Fe tác dụng hết với brom dư (đun nóng). Tính khối lượng muối thu được.

Đáp án: n_Fe = 0,2 mol → n_FeBr₃ = 0,2 mol → m = 0,2 × 296 = 59,2 g.

Bài 2. Đun nóng 2,8 g Fe với 0,12 mol Br₂. Tính khối lượng FeBr₃ và số mol brom dư.

Đáp án: n_Fe = 0,05 mol, cần 0,075 mol Br₂ < 0,12 nên Br₂ dư 0,12 − 0,075 = 0,045 mol. m_FeBr₃ = 0,05 × 296 = 14,8 g.

Bài 3. Viết phương trình của Fe với I₂ và giải thích vì sao khác với Br₂.

Đáp án: Fe + I₂ ^t°→ FeI₂. Iot có tính oxi hoá yếu hơn brom nên chỉ đưa Fe lên +2.

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là FeBr₂ khi brom dư hoặc đủ (đúng phải là FeBr₃).
Quên điều kiện nhiệt độ.
Cân bằng thành Fe + Br₂ → FeBr₃ mà không kiểm tra số nguyên tử Br (vế phải có 3, vế trái 2).
Quên phản ứng Fe + 2FeBr₃ → 3FeBr₂ khi Fe dư trong dung dịch.

Câu hỏi thường gặp

Fe + Br2 tạo ra sản phẩm gì?

Khi đun nóng, sắt tác dụng với brom tạo sắt(III) bromua: 2Fe + 3Br2 → 2FeBr3. Brom là chất oxi hoá mạnh nên Fe lên mức +3.

Hiện tượng của phản ứng Fe + Br2 là gì?

Sắt tan dần, màu nâu đỏ của hơi brom nhạt đi và xuất hiện chất rắn màu nâu đỏ là FeBr3.

Vì sao Fe + I2 tạo FeI2 mà Fe + Br2 lại tạo FeBr3?

Tính oxi hoá của halogen giảm dần từ F2 đến I2. Brom đủ mạnh để oxi hoá Fe lên +3, còn iot yếu hơn nên chỉ tạo Fe(II).

Fe dư tác dụng với nước brom thì sản phẩm cuối là gì?

Fe dư sẽ khử tiếp FeBr3 theo phản ứng Fe + 2FeBr3 → 3FeBr2, nên trong dung dịch sản phẩm cuối là FeBr2.