Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu: Phương trình, hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình: Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu↓. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường, trong dung dịch. Hiện tượng: đinh sắt tan dần, có lớp kim loại đỏ (đồng) bám ngoài, màu xanh lam của dung dịch nhạt dần. Sắt hoạt động hơn đồng nên đẩy đồng ra khỏi muối.

Phương trình hoá học Fe tác dụng CuCl₂

Phương trình phân tử (đã cân bằng, hệ số đều bằng 1):

Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu↓

Phương trình ion rút gọn, dùng được cho mọi muối đồng(II) tan như CuSO₄, Cu(NO₃)₂:

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

Loại phản ứng: phản ứng thế, đồng thời là phản ứng oxi hoá – khử.
Điều kiện: nhiệt độ thường; CuCl₂ phải ở dạng dung dịch (muối khan không phản ứng với sắt ở nhiệt độ thường).
Sản phẩm: muối sắt(II) clorua FeCl₂ và kim loại đồng.

Hiện tượng nhận biết

Đinh sắt (hoặc dây sắt) mòn dần, bề mặt phủ lớp chất rắn màu đỏ – đó là đồng kim loại.
Dung dịch từ màu xanh lam (do ion Cu²⁺) nhạt dần, chuyển sang màu lục nhạt của ion Fe²⁺ khi CuCl₂ phản ứng hết.

Mẹo nhớ: “xanh mất – đỏ hiện”. Màu xanh của Cu²⁺ mất đi, màu đỏ của Cu xuất hiện.

Giải thích bằng dãy hoạt động hoá học

Trong dãy hoạt động của kim loại, Fe đứng trước Cu: K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au. Kim loại đứng trước (trừ K, Na, Ca, Ba…) đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối. Vì vậy Fe đẩy được Cu, còn Cu không đẩy được Fe: Cu + FeCl₂ → không phản ứng.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Chất khử: Fe → Fe²⁺ + 2e (Fe bị oxi hoá, số oxi hoá 0 → +2).
Chất oxi hoá: Cu²⁺ + 2e → Cu (Cu²⁺ bị khử, số oxi hoá +2 → 0).

Số electron cho bằng số electron nhận (đều là 2) nên các hệ số đều là 1.

Vì sao chỉ tạo FeCl₂, không tạo FeCl₃?

Cu²⁺ là chất oxi hoá yếu, chỉ oxi hoá được Fe lên Fe²⁺. Nó không đủ mạnh để oxi hoá tiếp Fe²⁺ thành Fe³⁺. Muốn có FeCl₃ phải dùng chất oxi hoá mạnh hơn như Cl₂: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (đun nóng).

Lỗi sai thường gặp: viết sản phẩm là FeCl₃; hoặc viết “Fe + CuCl₂ → Fe₂Cl₃ + Cu”. Nhớ rằng sắt tác dụng với muối, với axit HCl, H₂SO₄ loãng đều cho muối sắt(II).

Sự thay đổi khối lượng thanh sắt

Cứ 1 mol Fe (56 g) tan ra thì có 1 mol Cu (64 g) bám vào. Khối lượng thanh kim loại tăng 8 g cho mỗi mol phản ứng. Đây là chìa khoá của dạng bài “nhúng thanh sắt vào dung dịch muối đồng”.

Bài tập vận dụng có lời giải

Bài 1

Nhúng một thanh sắt vào 200 mL dung dịch CuCl₂ 0,5M cho đến khi CuCl₂ phản ứng hết. Tính khối lượng Cu sinh ra và độ tăng khối lượng của thanh sắt (giả sử toàn bộ Cu bám vào thanh).

Giải. n(CuCl₂) = 0,2 × 0,5 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(Fe) phản ứng = n(Cu) = 0,1 mol.

m(Cu) = 0,1 × 64 = 6,4 g.
m(Fe) tan = 0,1 × 56 = 5,6 g.
Khối lượng thanh tăng: 6,4 − 5,6 = 0,8 g.

Bài 2

Cho 5,6 g bột Fe vào dung dịch chứa 0,15 mol CuCl₂. Sau phản ứng hoàn toàn, tính khối lượng chất rắn và khối lượng FeCl₂ tạo thành.

Giải. n(Fe) = 5,6 : 56 = 0,1 mol; n(CuCl₂) = 0,15 mol. Tỉ lệ 1 : 1 nên Fe hết, CuCl₂ dư 0,05 mol.

n(Cu) = n(FeCl₂) = 0,1 mol.
Chất rắn thu được là Cu: 0,1 × 64 = 6,4 g.
m(FeCl₂) = 0,1 × 127 = 12,7 g.

Bài 3 (trắc nghiệm)

Cho Fe vào dung dịch CuCl₂, hiện tượng nào sau đây đúng?

A. Có khí không màu thoát ra.
B. Có kết tủa trắng xanh xuất hiện.
C. Có chất rắn màu đỏ bám vào sắt, dung dịch nhạt màu xanh.
D. Dung dịch chuyển sang màu nâu đỏ.

Đáp án: C. Phản ứng tạo Cu màu đỏ và FeCl₂ tan, không sinh khí (loại A), không sinh Fe(OH)₂ kết tủa vì không có kiềm (loại B), màu nâu đỏ là của Fe³⁺ mà phản ứng không tạo ra (loại D).

Các phản ứng dễ nhầm

Phản ứng	Xảy ra?	Ghi chú
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu	Có	Cùng bản chất với Fe + CuCl₂
Cu + FeCl₂	Không	Cu yếu hơn Fe
Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂	Có	Fe khử Fe³⁺ về Fe²⁺
Cu + 2FeCl₃ → CuCl₂ + 2FeCl₂	Có	Fe³⁺ oxi hoá được Cu

Câu hỏi thường gặp

Fe tác dụng với CuCl2 tạo ra FeCl2 hay FeCl3?

Tạo FeCl2. Ion Cu2+ chỉ oxi hoá Fe lên Fe2+, không oxi hoá tiếp lên Fe3+. Muốn thu FeCl3 phải dùng chất oxi hoá mạnh như Cl2.

Hiện tượng khi nhúng đinh sắt vào dung dịch CuCl2 là gì?

Đinh sắt tan dần, có lớp kim loại màu đỏ (đồng) bám lên bề mặt, dung dịch xanh lam nhạt dần và chuyển sang lục nhạt.

Cu có đẩy được Fe ra khỏi dung dịch FeCl2 không?

Không. Cu đứng sau Fe trong dãy hoạt động hoá học nên không đẩy được Fe ra khỏi muối, phản ứng ngược lại không xảy ra.

Vì sao khối lượng thanh sắt tăng sau phản ứng với CuCl2?

Mỗi mol Fe tan (56 g) thì có 1 mol Cu (64 g) bám vào thanh, nên khối lượng thanh tăng 8 g cho mỗi mol phản ứng.