Fe3O4 + HI → FeI2 + I2 + H2O: cân bằng, hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình cân bằng: Fe₃O₄ + 8HI → 3FeI₂ + I₂ + 4H₂O. Fe₃O₄ chứa cả Fe²⁺ lẫn Fe³⁺; ion Fe³⁺ bị I⁻ trong HI khử thành Fe²⁺, đồng thời I⁻ bị oxi hoá thành I₂. Vì vậy sản phẩm là FeI₂, không phải FeI₃.

Phương trình hoá học

Fe₃O₄ + 8HI → 3FeI₂ + I₂ + 4H₂O

Điều kiện: dùng dung dịch HI (axit iodhiđric), thường xảy ra ở nhiệt độ thường hoặc đun nhẹ.
Hiện tượng: chất rắn màu đen nâu của Fe₃O₄ tan dần; dung dịch chuyển sang màu nâu vàng do I₂ sinh ra (I₂ tan trong dung dịch iođua tạo ion I₃⁻). Thêm vài giọt hồ tinh bột sẽ thấy màu xanh tím đặc trưng.
Loại phản ứng: oxi hoá – khử đồng thời là phản ứng của oxit bazơ với axit.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Fe₃O₄ có thể viết là FeO·Fe₂O₃, tức trong một phân tử có 1 ion Fe²⁺ và 2 ion Fe³⁺. Chỉ Fe³⁺ bị khử, Fe²⁺ giữ nguyên.

Quá trình khử: 2Fe³⁺ + 2e → 2Fe²⁺ (nhận 2e).
Quá trình oxi hoá: 2I⁻ → I₂ + 2e (nhường 2e).
Số e nhường = số e nhận = 2, nên hệ số của Fe₃O₄ là 1 và của I₂ là 1.
Sản phẩm có 3 Fe → 3FeI₂, chứa 6 I⁻ làm môi trường. Cộng thêm 2 I⁻ bị oxi hoá thành I₂: tổng 8HI.
8 nguyên tử H ở vế trái tạo 4H₂O; kiểm tra O: 4 = 4 ✓.

Dạng ion rút gọn: Fe₃O₄ + 8H⁺ + 2I⁻ → 3Fe²⁺ + I₂ + 4H₂O.

Chất	Vai trò
Fe₃O₄ (phần Fe³⁺)	Chất oxi hoá
HI (2 trong 8 phân tử)	Chất khử
HI (6 trong 8 phân tử)	Môi trường axit, tạo muối FeI₂
H₂O, FeI₂	Sản phẩm không đổi số oxi hoá

Vì sao ra FeI₂ mà không phải FeI₃?

Với HCl, Fe₃O₄ chỉ là phản ứng trao đổi: Fe₃O₄ + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O. Nhưng ion I⁻ có tính khử mạnh, còn Fe³⁺ có tính oxi hoá đủ mạnh (cặp Fe³⁺/Fe²⁺ có thế khử chuẩn khoảng +0,77 V, lớn hơn cặp I₂/2I⁻ khoảng +0,54 V). Do đó Fe³⁺ và I⁻ không cùng tồn tại: 2Fe³⁺ + 2I⁻ → 2Fe²⁺ + I₂. Chính vì thế muối FeI₃ không bền, không tồn tại trong dung dịch.

Mẹo nhớ: sắt có số oxi hoá cao (Fe³⁺) + HI (hoặc muối iođua) → luôn nghĩ đến sản phẩm Fe²⁺ và I₂.

Các phản ứng tương tự cần nhớ

Fe₂O₃ + 6HI → 2FeI₂ + I₂ + 3H₂O
Fe(OH)₃ + 3HI → FeI₂ + ½I₂ + 3H₂O, viết hệ số nguyên: 2Fe(OH)₃ + 6HI → 2FeI₂ + I₂ + 6H₂O
2FeCl₃ + 2KI → 2FeCl₂ + 2KCl + I₂

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là FeI₃ hoặc hỗn hợp FeI₂ + FeI₃ như với HCl.
Quên tính 6 phân tử HI làm môi trường, chỉ tính 2 phân tử HI bị oxi hoá nên cân bằng ra 2HI.
Cân bằng số oxi hoá của Fe bằng +8/3 rồi nhầm hệ số. Cách an toàn hơn là tách Fe₃O₄ thành FeO·Fe₂O₃.

Bài luyện tập

Bài 1. Hoà tan hoàn toàn 2,32 gam Fe₃O₄ trong lượng dư dung dịch HI. Tính khối lượng I₂ sinh ra (Fe = 56, O = 16, I = 127).

Giải: n(Fe₃O₄) = 2,32 : 232 = 0,01 mol. Theo phương trình, n(I₂) = 0,01 mol, nên m(I₂) = 0,01 × 254 = 2,54 gam. (Đồng thời thu được 0,03 mol FeI₂ và cần tối thiểu 0,08 mol HI.)

Bài 2. Tổng hệ số (số nguyên, tối giản) của phương trình Fe₃O₄ + HI → FeI₂ + I₂ + H₂O là bao nhiêu?

Đáp án: 1 + 8 + 3 + 1 + 4 = 17.

Bài 3. Vì sao khi cho Fe₃O₄ vào dung dịch HCl thu được dung dịch có màu vàng nâu (do Fe³⁺) còn với HI thì thu được FeI₂?

Đáp án: Cl⁻ không khử được Fe³⁺, còn I⁻ khử được Fe³⁺ thành Fe²⁺, giải phóng I₂.

Câu hỏi thường gặp

Fe3O4 tác dụng với HI tạo ra sản phẩm gì?

Tạo FeI2, I2 và H2O theo phương trình Fe3O4 + 8HI → 3FeI2 + I2 + 4H2O.

Tại sao Fe3O4 + HI không tạo FeI3?

Vì Fe3+ oxi hoá được I−: 2Fe3+ + 2I− → 2Fe2+ + I2, nên FeI3 không tồn tại bền trong dung dịch.

Trong phản ứng Fe3O4 + HI, HI đóng vai trò gì?

HI vừa là chất khử (2 trong 8 phân tử bị oxi hoá thành I2) vừa là môi trường axit (6 phân tử tạo muối FeI2).

Làm sao nhận biết I2 sinh ra trong phản ứng?

Dung dịch có màu nâu vàng; nhỏ hồ tinh bột vào sẽ xuất hiện màu xanh tím.