Fe2O3 + HCl → FeCl3 + H2O

1. Phương trình phản ứng Fe2O3 tác dụng HCl:

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O

Phản ứng giữa sắt(III) oxit và axit clohydric là một ví dụ về phản ứng chuyển vị kép, trong đó các cation và anion của hai hợp chất đổi chỗ cho nhau để tạo thành hợp chất mới. Trong trường hợp này, cation sắt(III) từ Fe2O3 kết hợp với anion clorua từ HCl để tạo thành sắt(III) clorua, hay FeCl3. Tương tự, anion oxit từ Fe2O3 kết hợp với cation hydro từ HCl để tạo thành nước hoặc H2O. 

2. Phân tích phản ứng hóa học Fe2O3 tác dụng HCl:

2.1. Điều kiện phản ứng Fe2O3 tác dụng với dung dịch axit HCl:

Không có

2.2. Cách nhận biết phản ứng Fe2O3 tác dụng với dung dịch axit HCl:

Phản ứng Fe2O3 + HCl → FeCl3 + H2O là một phản ứng oxi hóa khử, trong đó Fe2O3 bị oxi hóa thành FeCl3, còn HCl bị khử thành H2O. Để nhận biết phản ứng này, ta có thể dựa vào một số dấu hiệu sau:

– Phản ứng xảy ra khi cho dung dịch HCl vào chất rắn Fe2O3. Ta sẽ thấy có khí bay lên và dung dịch có màu vàng nâu đặc trưng của FeCl3.

– Nếu ta thu khí bay lên và đốt cháy, ta sẽ thấy có nước hình thành. Đây là khí H2O, sản phẩm của phản ứng khử của HCl.

– Nếu ta lấy một giấy quỳ tím và nhúng vào dung dịch sau phản ứng, ta sẽ thấy giấy quỳ chuyển sang màu đỏ. Đây là do dung dịch có tính axit do còn dư HCl.

2.3. Thực hiện phản ứng Fe2O3 tác dụng với dung dịch axit HCl:

– Chuẩn bị dung dịch HCl loãng, bột sắt (III) oxit (Fe2O3) và bình cầu có nút cao su có ống dẫn khí.

– Cân một lượng bột Fe2O3 vừa đủ và cho vào bình cầu. Đậy nút cao su có ống dẫn khí vào miệng bình cầu.

– Nối ống dẫn khí với một bình đựng nước để thu khí sinh ra trong phản ứng.

– Đổ dung dịch HCl loãng vào bình cầu qua ống hút. Lắc nhẹ bình cầu để hỗn hợp phản ứng được đều. 

– Lắc nhẹ ống nghiệm để tăng tốc độ phản ứng.

– Quan sát hiện tượng xảy ra trong bình cầu và bình đựng nước: Fe2O3 tan dần trong dung dịch HCl, tạo ra dung dịch có màu vàng nâu của FeCl3 và khí H2O thoát ra.

‐ Ghi nhận kết quả phản ứng.

2.4. Phương trình ion của phản ứng Fe2O3 tác dụng HCl:

Phản ứng hóa học giữa oxit sắt (III) (Fe2O3) và axit clohidric (HCl) để tạo ra clorua sắt (III) (FeCl3) và nước (H2O) là một phản ứng oxi hóa khử cơ bản trong hóa học vô cơ. 

Trong phản ứng này, sắt (III) oxit là chất oxi hóa, bị khử thành sắt (III) clorua, còn hidro clorua là chất khử, bị oxi hóa thành nước. Số oxi hóa của sắt không đổi, còn số oxi hóa của hidro tăng từ -1 lên 0.

Phản ứng này có thể được biểu diễn bằng phương trình ion electron như sau:

Fe2O3 + 6H+ + 6e- → 2Fe3+ + 3H2O (phương trình oxi hóa)

2Cl- → Cl2 + 2e- (phương trình khử)

Fe2O3 + 6H+ + 2Cl- → 2Fe3+ + Cl2 + 3H2O (phương trình tổng hợp)

Phản ứng này có ý nghĩa trong việc điều chế muối sắt (III) clorua, một chất có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và y tế. FeCl3 có thể dùng làm chất xúc tác cho các phản ứng hữu cơ, làm chất khử cho các quá trình điện phân, làm chất tạo màu cho các loại men gốm sứ, hoặc làm chất kết tủa máu trong trường hợp xuất huyết.

2.5. Cách cân bằng Phương trình phản ứng Fe2O3 tác dụng HCl:

Để cân bằng phương trình, chúng ta cần đảm bảo số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai bên mũi tên bằng nhau. Chúng ta có thể làm điều này bằng cách sử dụng các hệ số, là những con số được đặt trước các công thức hóa học để cho biết có bao nhiêu phân tử hoặc số mol của mỗi hợp chất tham gia vào phản ứng. Không thể thay đổi các chỉ số, là các số sau các ký hiệu cho biết có bao nhiêu nguyên tử của mỗi nguyên tố trong một hợp chất.

Để cân bằng phương trình, chúng ta có thể bắt đầu bằng cách đếm số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở cả hai vế. Ở vế trái có 2 nguyên tử sắt, 3 nguyên tử oxy và 6 nguyên tử hydro. Ở vế phải có 2 nguyên tử sắt, 6 nguyên tử clo và 6 nguyên tử hydro. Có thể thấy rằng số lượng nguyên tử sắt và hydro đã cân bằng, nhưng số lượng nguyên tử oxy và clo thì không. Để cân bằng các nguyên tử oxy, chúng ta cần nhân H2O với 3, do đó chúng ta có 3 x 2 = 6 nguyên tử oxy ở cả hai bên. Để cân bằng nguyên tử clo, ta cần nhân FeCl3 với 2 và HCl với 6, để ta có 2 x 3 = 6 và 6 x 1 = 6 nguyên tử clo ở cả hai vế. Điều này cho chúng ta phương trình cân bằng cuối cùng:

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O

3. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1: Nhận xét nào sau đây không đúng?

A. Crom là kim loại cứng nhất trong tất cả các kim loại.

B. Nhôm và crom đều phản ứng với HCl theo cùng tỉ lệ số mol.

C. Vậy dụng làm bằng nhôm và crom đều bền trong không khí và nước vì có màng oxit bảo vệ. 

D. Nhôm và crom đều bị thụ động hóa bởi HNO3đặc, nguội

Câu 2: Những nhận định sau về kim loại sắt 

(1) Kim loại sắt có tính khử trung bình.

(2) Ion Fe2+ bền hơn Fe3+.

(3) Fe bị thụ động tròn H2SO4 đặc nguội 

(4) Quặng manhetit là quặng có hàm lượng sắt cao nhất.

(5) Trái đất tự quay và sắt là nguyên nhân làm trái đất có từ tính.

(6) Kim loại sắt có thể khử được ion Fe3+.

Số nhận định đúng là

A. 3

B. 4

C. 5

D. 6

Câu 3: Dãy các chất và dung dịch nào sau đây Khi lấy dư có thể oxi hóa Fe thành Fe (III)?

A. HCl, HNO3 đặc, nóng, H2SO4 đặc, nóng

B. Cl2, HNO3 nóng, H2SO4 đặc, nguội

C. bột lưu huỳnh, H2SO4 đặc, nóng, HCl

D. Cl2, AgNO3, HNO3 loãng

Câu 4: Chia bột kim loại X thành 2 phần. Phần 1 cho tác dụng với Cl2 tạo ra muối Y. Phần 2 cho tác dụng với dung dịch HCl tạo ra muối Z. Cho kim loại X tác dụng với muối Y lại thu được muối Z. Kim loại X có thể là

A. Mg.

B. Al.

C. Zn.

D. Fe.

Câu 5: Dung dịch FeSO4 không làm mất màu dung dịch nào sau đây?

A. Dung dịch KMnO4 trong môi trường H2SO4

B. Dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4

C. Dung dịch Br2

D. Dung dịch CuCl2

4. Hướng dẫn lời giải:

Câu 1: 

Đáp án: B. Nhôm và crom đều phản ứng với HCl theo cùng tỉ lệ số mol.

Al + 3HCl → AlCl3 + 3/2H2

Cr + 2HCl → CrCl2 + H2

Nhôm và crom đều phản ứng với HCl theo cùng tỉ lệ số mol.

Câu 2:

Đáp án: B. 4

(1) đúng

(2) sai, Fe2+ trong không khí dễ bị oxi hóa thành Fe3+

(3) đúng

(4) đúng, quặng manhetit (Fe3O4) là quặng có hàm lượng Fe cao nhất.

(5) sai, vì từ trường Trái Đất sinh ra do sự chuyển động của các chất lỏng dẫn điện

(6) đúng, Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+

Vậy có 4 phát biểu đúng.

Câu 3:

Đáp án: D. Cl2, AgNO3, HNO3 loãng

Phương trình phản ứng minh họa

2Fe + 3Cl2→ 2FeCl3

3AgNO3 + Fe → Fe(NO3)3 + 3Ag

Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O

Câu 4:

Đáp án: D. Fe

Phương trình phản ứng liên quan

2Fe + 3Cl2→ 2FeCl3 (Y)

Fe + 2HCl → FeCl2 (Z) + H2

Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2

Câu 5:

Đáp án: D. Dung dịch CuCl2 

A. Mất màu tím KMnO4

18FeSO4 + 6KMnO4 + 12H2O → 6MnO2 + 5Fe2(SO4)3 + 8Fe(OH)3 + 3K2SO4

B. Mất màu da cam K2Cr2O7

6FeSO4+ K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

C. Mất màu dung dịch Br2

6FeSO4+ 3Br2 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeBr3

5. Tìm hiểu thêm về Fe2O3:

– Các tính chất vật lí và hóa học đặc trưng:

Fe2O3 là một hợp chất của sắt và oxy, có công thức phân tử là Fe2O3. Nó có màu đỏ nâu, không tan trong nước và thuộc nhóm oxide lưỡng tính. 

Fe2O3 có tính oxit bazơ khi tác dụng với các axit mạnh, tạo ra muối và nước. 

Ví dụ:

Fe2O3 + 6HCl -> 2FeCl3 + 3H2O

Fe2O3 cũng có tính oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh ở nhiệt độ cao, như H2, CO, Al, tạo ra sắt kim loại và các oxide khác. Ví dụ:

Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O

Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2

Fe2O3 + 2Al -> Al2O3 + 2Fe

– Điều chế:

Fe2O3 là dạng phổ biến nhất của sắt oxide tự nhiên, được tìm thấy trong các quặng sắt như hematit và magnetit. Nó cũng có thể được điều chế bằng cách đốt cháy sắt trong không khí hoặc bằng cách phân hủy các muối sắt (III). 

Ví dụ:

4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3

2Fe(NO3)3 -> Fe2O3 + 6NO2 + O2

– Ứng dụng:

Fe2O3 có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và cuộc sống. Nó được dùng làm chất tạo màu cho các loại men gốm sứ, sơn, mực in và mỹ phẩm. Nó cũng được dùng làm chất xúc tác cho các phản ứng hóa học, chẳng hạn như quá trình Haber-Bosch để tổng hợp amoniac từ nitơ và hydro. Ngoài ra, Fe2O3 còn được dùng làm vật liệu từ tính, chẳng hạn như trong băng từ, đĩa cứng và la bàn.

6. Tìm hiểu thêm về FeCl3:

FeCl3 là một hợp chất hóa học có tên gọi là sắt (III) clorua, hay còn được biết đến với nhiều tên gọi khác như phèn sắt 3, ferric chloride, feric clorua, phèn sắt (III) clorua FeCl3 40%, FeCl3 96%. 

Đây là một hợp chất muối axit của sắt mà khi tan trong nước sinh ra nhiệt. FeCl3 có thể tồn tại dưới dạng khan là những vẩy tinh thể có màu nâu đen hoặc hợp chất ngậm nước FeCl3.6H2O .

– Tính chất vật lí

‐ FeCl3 có màu nâu đen, mùi đặc trưng và độ nhớt cao. 

‐ Khối lượng mol là 162.2 g/mol (khan) và 270.3 g/mol (ngậm 6 nước). 

‐ Khối lượng riêng là 2.898 g/cm3 (khan) và 1.82 g/cm3 (ngậm 6 nước). 

‐ Điểm nóng chảy là 306 °C (khan) và 37 °C (ngậm 6 nước).

‐ Điểm sôi là 315 °C. FeCl3 tan được trong nước, methanol, ethanol và các dung môi khác.

– Tính chất hóa học: 

Tính chất chung của hợp chất sắt (III) là tính oxi hoá. 

‐ FeCl3 tác dụng với sắt thông qua phương trình phản ứng: 

2 FeCl3 + Fe → 3 FeCl2. 

‐ FeCl3 tác dụng với kim loại Cu để tạo ra muối sắt II clorua và đồng clorua: 

Cu + 2 FeCl3 → CuCl2 + 2 FeCl2. 

‐ Khi sục khí H2S vào dung dịch FeCl3 sẽ có hiện tượng vẩn đục: 

2FeCl3 + H2S → 2 FeCl2 + 2 HCl + S. 

‐ Khi được cho vào dung dịch KI và benzen sẽ xảy ra hiện tượng dung dịch có màu tím: 

2FeCl3 + 2KI → 2FeCl2 + 2KCl + I2.

– Ứng dụng:

FeCl3 có nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống, sản xuất, như:

– Trong phòng thí nghiệm, FeCl3 thường được sử dụng như là một axit Lewis xúc tác phản ứng như khử trùng bằng clo của các hợp chất thơm và phản ứng Friedel-Thủ công mỹ nghệ của các chất thơm.

– Trong công nghệ xử lý nước, FeCl3 được sử dụng như là một chất keo tụ, giúp tạo bông và loại bỏ các chất bẩn trong nước thải.

– Trong công nghiệp, FeCl3 được sử dụng trong quá trình sản xuất inox, mạ kim loại, sản xuất thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, thuốc khử trùng.

– Trong y học, FeCl3 được sử dụng để điều trị các vết thương do máu không đông, hoặc để kiểm tra các bệnh lý liên quan đến sắt trong máu.