Trả lời nhanh
FeSO4 tác dụng với H2SO4 đặc, nóng tạo Fe2(SO4)3 theo phương trình: 2FeSO4 + 2H2SO4(đặc) → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 2H2O. Fe2+ bị oxi hoá thành Fe3+, còn S+6 trong axit đặc bị khử thành S+4 (khí SO2).
Phương trình hoá học
2FeSO4 + 2H2SO4(đặc) → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 2H2O
- Điều kiện: dùng dung dịch H2SO4 đặc, đun nóng.
- Hiện tượng: dung dịch màu lục nhạt (Fe2+) chuyển dần sang vàng nâu (Fe3+); có khí không màu, mùi hắc thoát ra (SO2).
- Vai trò: FeSO4 là chất khử; H2SO4 đặc là chất oxi hoá (đồng thời một phần tạo muối sunfat).
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
Bước 1 – xác định số oxi hoá thay đổi: Fe+2 → Fe+3; S+6 → S+4.
Bước 2 – viết các quá trình:
- Chất khử: 2Fe+2 → 2Fe+3 + 2e
- Chất oxi hoá: S+6 + 2e → S+4
Bước 3 – hai quá trình đã cùng 2 electron nên đặt hệ số 2 cho FeSO4 (tạo 1 Fe2(SO4)3) và 1 cho SO2.
Bước 4 – cân bằng nguyên tố còn lại: vế phải có 3 gốc SO4 trong muối sắt(III) và 1 S trong SO2, tổng 4 S; vế trái đã có 2 S từ FeSO4 nên cần 2 H2SO4. Hai axit cho 4 H → 2H2O.
Kiểm tra oxi: vế trái 2×4 + 2×4 = 16; vế phải 12 + 2 + 2 = 16. Đúng.
Vì sao phải là H2SO4 đặc?
H2SO4 loãng chỉ thể hiện tính oxi hoá nhờ ion H+. Ion H+ không đủ mạnh để oxi hoá Fe2+ lên Fe3+, nên FeSO4 không phản ứng với axit loãng. Chỉ khi dùng axit đặc, nóng, tính oxi hoá của S+6 mới đủ mạnh.
Những cách khác để FeSO4 ra Fe2(SO4)3
Muốn đổi Fe2+ thành Fe3+ chỉ cần một chất oxi hoá đủ mạnh. Trong thực tế bài tập, các phản ứng sau hay gặp hơn:
| Chất oxi hoá | Phương trình (đã cân bằng) |
|---|---|
| KMnO4/H2SO4 | 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O |
| K2Cr2O7/H2SO4 | 6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O |
| H2O2/H2SO4 | 2FeSO4 + H2O2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 2H2O |
| HNO3/H2SO4 | 6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + 2NO↑ + 4H2O |
| O2/H2SO4 | 4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2H2O |
| Cl2 | 6FeSO4 + 3Cl2 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3 |
Với phản ứng dùng Cl2 không có axit đi kèm, sản phẩm là hỗn hợp hai muối sắt(III) vì lượng gốc sunfat không đủ cho toàn bộ Fe3+.
Mẹo nhớ và lỗi hay gặp
- Mẹo: Fe2(SO4)3 có 2 Fe nên luôn đặt hệ số chẵn cho FeSO4. Với axit đặc, cứ 2 FeSO4 thì sinh 1 SO2.
- Lỗi 1: viết FeSO4 + H2SO4 loãng → Fe2(SO4)3 + H2. Sai, vì phản ứng này không xảy ra.
- Lỗi 2: quên rằng một nửa lượng H2SO4 đóng vai trò tạo muối, không phải bị khử. Ở phương trình trên, 2 phân tử axit nhưng chỉ 1 phân tử bị khử thành SO2, 1 phân tử còn lại chuyển thành gốc SO4 trong muối và nước.
Bài luyện tập
Bài 1. Cho 0,2 mol FeSO4 tác dụng hết với H2SO4 đặc, nóng dư. Tính thể tích SO2 (đktc) và khối lượng Fe2(SO4)3 thu được.
Đáp án: theo phương trình, 2 mol FeSO4 cho 1 mol SO2 và 1 mol Fe2(SO4)3. Vậy n(SO2) = 0,1 mol → V = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít; n(Fe2(SO4)3) = 0,1 mol, M = 400 g/mol → m = 40 g.
Bài 2. Cần bao nhiêu mol KMnO4 để oxi hoá hoàn toàn 0,5 mol FeSO4 trong môi trường H2SO4 dư?
Đáp án: theo phương trình, 10 mol FeSO4 cần 2 mol KMnO4, tức tỉ lệ 5 : 1. Vậy n(KMnO4) = 0,5 : 5 = 0,1 mol.
Bài 3. Nhận biết nhanh: vì sao dung dịch FeSO4 để lâu ngoài không khí thường ngả vàng?
Đáp án: oxi trong không khí oxi hoá dần Fe2+ thành Fe3+ (xem phản ứng 4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 → 2Fe2(SO4)3 + 2H2O), nên màu lục nhạt chuyển sang vàng nâu.
Câu hỏi thường gặp
FeSO4 có tác dụng với H2SO4 loãng tạo Fe2(SO4)3 không?
Không. H2SO4 loãng không đủ khả năng oxi hoá Fe2+ lên Fe3+ nên không có phản ứng. Phải dùng H2SO4 đặc, nóng hoặc chất oxi hoá mạnh khác như KMnO4, H2O2, Cl2, HNO3.
Sản phẩm khí của phản ứng FeSO4 với H2SO4 đặc là gì?
Là khí SO2 không màu, mùi hắc, vì S+6 trong H2SO4 đặc bị khử xuống S+4.
Hệ số cân bằng của phản ứng FeSO4 + H2SO4 đặc là bao nhiêu?
2FeSO4 + 2H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O, tức các hệ số lần lượt là 2, 2, 1, 1, 2.
Làm sao nhận biết phản ứng đã xảy ra?
Dung dịch chuyển từ lục nhạt sang vàng nâu và có khí mùi hắc thoát ra.