Fe2(SO4)3 ra FeCl3: FeSO4 + Cl2 và cách cân bằng

Trả lời nhanh

Phương trình đúng là 6FeSO₄ + 3Cl₂ → 2Fe₂(SO₄)₃ + 2FeCl₃. Clo là chất oxi hoá mạnh, đưa Fe²⁺ lên Fe³⁺. Vì dung dịch chỉ có 6 gốc SO₄^2– nên một phần Fe³⁺ đi với SO₄^2–, phần còn lại đi với Cl^– mới tạo thành. Vì vậy sản phẩm có cả Fe₂(SO₄)₃ lẫn FeCl₃.

Phương trình hoá học

Phản ứng xảy ra khi sục khí clo vào dung dịch muối sắt(II) sunfat ở nhiệt độ thường:

6FeSO₄ + 3Cl₂ → 2Fe₂(SO₄)₃ + 2FeCl₃

Phương trình ion thu gọn rất đơn giản, và đây là bản chất của phản ứng:

2Fe²⁺ + Cl₂ → 2Fe³⁺ + 2Cl^–

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Xác định số oxi hoá thay đổi: Fe từ +2 lên +3 (chất khử), Cl từ 0 xuống –1 (chất oxi hoá).
Viết các quá trình:
- Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e (nhân 2)
- Cl₂⁰ + 2e → 2Cl^–1 (nhân 1)
Được 2Fe²⁺ + Cl₂ → 2Fe³⁺ + 2Cl^–. Đưa về phân tử: 2FeSO₄ + Cl₂ → … nhưng 2 gốc SO₄^2– không đủ ghép chẵn với Fe³⁺ (cần 3 gốc cho 2 Fe³⁺). Do đó nhân cả phương trình lên 3.
6FeSO₄ + 3Cl₂ → có 6Fe³⁺, 6Cl^–, 6SO₄^2–. Ghép 4Fe³⁺ với 6SO₄^2– thành 2Fe₂(SO₄)₃; 2Fe³⁺ còn lại ghép với 6Cl^– thành 2FeCl₃.

Kiểm tra số nguyên tử hai vế:

Nguyên tố	Vế trái	Vế phải
Fe	6	4 + 2 = 6
S	6	2 × 3 = 6
O	6 × 4 = 24	2 × 12 = 24
Cl	3 × 2 = 6	2 × 3 = 6

Hiện tượng nhận biết

Khí Cl₂ màu vàng lục bị hấp thụ, màu nhạt dần rồi mất đi.
Dung dịch FeSO₄ màu lục nhạt chuyển sang màu vàng nâu do tạo muối sắt(III).
Nếu nhỏ dung dịch NaOH vào sản phẩm sẽ có kết tủa Fe(OH)₃ màu nâu đỏ (thay vì kết tủa trắng xanh Fe(OH)₂ như muối sắt(II)).

Còn “Fe₂(SO₄)₃ ra FeCl₃” thì sao?

Nhiều bạn tìm từ khoá này vì muốn biến muối sunfat thành muối clorua của sắt(III). Cl₂ không làm được việc đó, vì Fe trong Fe₂(SO₄)₃ đã ở mức oxi hoá cao +3. Cách đúng là dùng phản ứng trao đổi ion, tận dụng việc BaSO₄ không tan:

Fe₂(SO₄)₃ + 3BaCl₂ → 2FeCl₃ + 3BaSO₄↓

Hiện tượng: xuất hiện kết tủa trắng BaSO₄ không tan trong axit; lọc bỏ kết tủa thu được dung dịch FeCl₃ màu vàng nâu.

Mẹo nhớ và lỗi hay gặp

Quy tắc ghép gốc axit: Fe³⁺ luôn cần 3 điện tích âm, nên với gốc SO₄^2– phải lấy bội số 2 Fe : 3 SO₄. Đây là lý do hệ số 6 và 3 xuất hiện.
Lỗi 1: Viết FeSO₄ + Cl₂ → FeCl₃ + SO₂. Sai, vì clo không khử gốc sunfat; gốc SO₄^2– được giữ nguyên.
Lỗi 2: Viết Fe₂(SO₄)₃ là sản phẩm duy nhất rồi cân bằng bằng 6FeSO₄ + 3Cl₂ → 3Fe₂(SO₄)₃. Sai vì Cl vẫn còn thiếu ở vế phải.
Lỗi 3: Cho rằng Cl₂ oxi hoá được sắt lên +2. Clo là chất oxi hoá mạnh, đưa sắt kim loại thẳng lên +3 (2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃).

Bài tập luyện tập

Bài 1. Cân bằng: FeSO₄ + Br₂ → Fe₂(SO₄)₃ + FeBr₃.

Đáp án: 6FeSO₄ + 3Br₂ → 2Fe₂(SO₄)₃ + 2FeBr₃ (lập luận giống với clo).

Bài 2. Sục Cl₂ vừa đủ vào dung dịch chứa 0,3 mol FeSO₄. Tính thể tích Cl₂ (đktc) và khối lượng mỗi muối sắt(III) tạo thành.

Giải: Theo phương trình, 6 mol FeSO₄ cần 3 mol Cl₂ nên n(Cl₂) = 0,15 mol, V = 0,15 × 22,4 = 3,36 lít. Số mol Fe₂(SO₄)₃ = 0,3 × 2/6 = 0,1 mol, khối lượng 0,1 × 400 = 40 g. Số mol FeCl₃ = 0,1 mol, khối lượng 0,1 × 162,5 = 16,25 g. Kiểm tra bảo toàn khối lượng: 0,3 × 152 + 0,15 × 71 = 56,25 g = 40 + 16,25.

Bài 3. Cho 0,05 mol Fe₂(SO₄)₃ tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl₂. Tính khối lượng kết tủa và số mol FeCl₃ thu được.

Giải: n(BaSO₄) = 3 × 0,05 = 0,15 mol, khối lượng = 0,15 × 233 = 34,95 g. n(FeCl₃) = 2 × 0,05 = 0,1 mol.

Ứng dụng thực tế

Phản ứng oxi hoá Fe²⁺ thành Fe³⁺ bằng khí clo dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế muối sắt(III) và trong xử lý nước, khi cần chuyển sắt(II) hoà tan thành dạng sắt(III) dễ kết tủa Fe(OH)₃ rồi lọc bỏ. FeCl₃ cũng được dùng làm chất keo tụ trong xử lý nước thải.

Câu hỏi thường gặp

FeSO4 tác dụng với Cl2 tạo ra sản phẩm gì?

Tạo ra hỗn hợp Fe2(SO4)3 và FeCl3 theo phương trình 6FeSO4 + 3Cl2 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3. Clo oxi hoá Fe2+ thành Fe3+.

Vì sao phản ứng của FeSO4 với Cl2 có hệ số 6 và 3?

Mỗi phân tử Cl2 nhận 2 electron, mỗi ion Fe2+ nhường 1 electron nên cần 2Fe2+ cho 1Cl2. Để ghép đủ gốc SO4 với Fe3+ thành Fe2(SO4)3 phải nhân lên 3 lần, nên được 6FeSO4 và 3Cl2.

Làm thế nào để chuyển Fe2(SO4)3 thành FeCl3?

Cho Fe2(SO4)3 tác dụng với dung dịch BaCl2: Fe2(SO4)3 + 3BaCl2 → 2FeCl3 + 3BaSO4↓. Lọc bỏ kết tủa trắng BaSO4 sẽ thu được dung dịch FeCl3.

Hiện tượng khi sục Cl2 vào dung dịch FeSO4 là gì?

Khí Cl2 màu vàng lục mất dần, dung dịch từ màu lục nhạt chuyển sang vàng nâu do tạo muối sắt(III).