Trả lời nhanh
Để chuyển Fe(NO3)2 thành Fe, cho dung dịch tác dụng với kim loại đứng trước sắt trong dãy hoạt động hoá học mà không tan trong nước, ví dụ Mg + Fe(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Fe. Ion Fe2+ bị khử thành Fe. Ngoài ra có thể điện phân dung dịch hoặc nhiệt phân rồi khử oxit bằng CO.
Nguyên tắc: khử Fe2+ thành Fe
Trong Fe(NO3)2, sắt có số oxi hoá +2. Muốn thu được sắt kim loại (số oxi hoá 0), ta cần một chất khử đủ mạnh để cho electron: Fe2+ + 2e → Fe.
Cách làm quen thuộc nhất là dùng phương pháp thuỷ luyện: kim loại mạnh hơn đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối. Điều kiện là kim loại dùng phải đứng trước Fe trong dãy hoạt động và không phản ứng với nước ở điều kiện thường.
Các phương trình Fe(NO3)2 ra Fe
| Chất tác dụng | Phương trình | Hiện tượng |
|---|---|---|
| Mg | Mg + Fe(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Fe | Mg tan, có chất rắn màu xám bám vào; màu lục nhạt của dung dịch nhạt dần |
| Zn | Zn + Fe(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Fe | Zn tan dần, có sắt xám bám lên |
| Al | 2Al + 3Fe(NO3)2 → 2Al(NO3)3 + 3Fe | Al tan, dung dịch nhạt màu |
| Điện phân dung dịch | 2Fe(NO3)2 + 2H2O → 2Fe + O2 + 4HNO3 | Catot có Fe bám vào, anot thoát khí O2 |
Với cách điều chế bằng điện phân, thực tế dung dịch trở nên axit nên cần dừng đúng lúc, nếu không HNO3 sinh ra có thể hoà tan lại sắt. Trong đề thi, bạn chỉ cần nhớ catot: Fe2+ + 2e → Fe, anot: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e.
Con đường gián tiếp: nhiệt phân rồi khử oxit
- Nhiệt phân muối: 4Fe(NO3)2 → 2Fe2O3 + 8NO2 + O2 (t°). Hiện tượng: có khí nâu đỏ NO2 thoát ra, chất rắn chuyển màu nâu đỏ.
- Khử oxit: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (t° cao).
Kiểm tra cân bằng bước 1: vế trái 4 Fe, 8 N, 24 O; vế phải 4 Fe, 8 N, 12 + 2… cụ thể 6 O (trong 2Fe2O3) + 16 O (trong 8NO2) + 2 O (trong O2) = 24 O. Đã cân bằng.
Chuỗi Fe(NO3)3 → Fe(NO3)2 → Fe
Đề thường cho dãy chuyển hoá này. Hai bước là hai lần khử liên tiếp.
- Fe(NO3)3 → Fe(NO3)2: 2Fe(NO3)3 + Fe → 3Fe(NO3)2. Dùng Cu cũng được: 2Fe(NO3)3 + Cu → 2Fe(NO3)2 + Cu(NO3)2.
- Fe(NO3)2 → Fe: Mg hoặc Zn như bảng trên.
Chiều ngược lại, Fe → Fe(NO3)2, cũng hay gặp:
- Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu
- Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag (AgNO3 không dư)
- 3Fe + 8HNO3 (loãng, Fe dư) → 3Fe(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Vì sao một số chất không đưa Fe(NO3)2 về Fe?
- Cu, Ag: đứng sau Fe, không khử được Fe2+. Cu + Fe(NO3)2 không xảy ra.
- Na, K, Ca, Ba: phản ứng với nước trước, tạo bazơ và H2, sau đó Fe(OH)2 kết tủa chứ không ra Fe.
- AgNO3: Fe2+ bị oxi hoá thành Fe3+: Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag.
Mẹo nhớ: “Mạnh đẩy yếu, trừ kim loại tan nước”. Cặp Fe2+/Fe nằm trước Cu2+/Cu và sau Zn2+/Zn.
Lỗi sai thường gặp
- Viết Al(NO3)2 thay vì Al(NO3)3; nhôm luôn có hoá trị III.
- Dùng Na cho vào dung dịch Fe(NO3)2 và viết ra Fe.
- Quên rằng Fe3+ bị Fe khử về Fe2+ chứ không ra Fe ngay.
Bài luyện tập
Bài 1. Cho Zn dư vào dung dịch chứa 0,05 mol Fe(NO3)2. Tính khối lượng Fe tạo thành.
Đáp án: Zn + Fe(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Fe. n(Fe) = 0,05 mol, m = 0,05 × 56 = 2,8 g.
Bài 2. Cho Zn dư vào dung dịch chứa 0,1 mol Fe(NO3)3. Khối lượng Fe thu được là bao nhiêu?
Đáp án: Zn dư khử Fe3+ về Fe2+ rồi về Fe. Bảo toàn nguyên tố Fe: n(Fe) = 0,1 mol, m = 5,6 g.
Bài 3. Cho 0,1 mol Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol AgNO3. Tính khối lượng Ag thu được.
Đáp án: Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag dùng hết 0,1 mol Fe và 0,2 mol Ag+, thu 0,2 mol Ag. Còn 0,1 mol Ag+ oxi hoá Fe2+: Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag, thêm 0,1 mol Ag. Tổng 0,3 mol Ag, m = 0,3 × 108 = 32,4 g.
Câu hỏi thường gặp
Fe(NO3)2 tác dụng với chất nào tạo ra Fe?
Với kim loại mạnh hơn sắt và không tan trong nước như Mg, Zn, Al. Ngoài ra có thể điện phân dung dịch hoặc nhiệt phân thành Fe2O3 rồi khử bằng CO.
Cu có đẩy được Fe ra khỏi Fe(NO3)2 không?
Không. Cu đứng sau Fe trong dãy hoạt động hoá học nên không khử được Fe2+ thành Fe.
Cho Na vào dung dịch Fe(NO3)2 có thu được Fe không?
Không. Na phản ứng với nước tạo NaOH và H2, sau đó NaOH tạo kết tủa Fe(OH)2 với Fe(NO3)2.
Làm sao chuyển Fe(NO3)3 thành Fe(NO3)2?
Cho Fe hoặc Cu dư vừa đủ vào dung dịch: 2Fe(NO3)3 + Fe → 3Fe(NO3)2.