Phản ứng nhiệt phân Fe(OH)3 là một phản ứng quan trọng trong hóa học, thường được sử dụng trong các bài toán liên quan đến sắt và hợp chất của nó. Dưới đây là phân tích chi tiết về phản ứng này, điều kiện thực hiện, dấu hiệu nhận biết và các bài tập vận dụng.
Phương trình hóa học của phản ứng
Phương trình hóa học của phản ứng nhiệt phân Fe(OH)3 tạo ra Fe2O3 và nước (H2O) như sau:
2Fe(OH)3 →to Fe2O3 + 3H2O
Đây là một phản ứng phân hủy, trong đó một chất ban đầu (Fe(OH)3) bị phân tách thành hai hay nhiều chất khác nhau dưới tác dụng của nhiệt độ.
Điều kiện phản ứng
Để phản ứng phân hủy Fe(OH)3 xảy ra, cần có điều kiện nhiệt độ cao. Nhiệt độ chính xác có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện thí nghiệm, nhưng nhìn chung cần gia nhiệt đáng kể để phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Dấu hiệu nhận biết
Phản ứng này có thể được nhận biết thông qua các dấu hiệu sau:
- Có hơi nước (H2O) thoát ra.
- Khối lượng chất rắn thu được (Fe2O3) giảm so với khối lượng chất rắn ban đầu (Fe(OH)3). Sự giảm khối lượng này là do sự thoát ra của nước.
Cân bằng phương trình hóa học
Việc cân bằng phương trình hóa học là rất quan trọng để đảm bảo tuân thủ định luật bảo toàn khối lượng. Dưới đây là các bước cân bằng phương trình trên:
- Viết sơ đồ phản ứng: Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O
- Cân bằng số nguyên tử Fe: 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O
- Cân bằng số nguyên tử O và H: 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
- Phương trình hóa học đã cân bằng: 2Fe(OH)3 →to Fe2O3 + 3H2O
Mở rộng kiến thức về Fe(OH)3 và Fe2O3
- Iron (III) hydroxide (Fe(OH)3): Là chất rắn màu nâu đỏ, không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch axit tạo thành muối sắt(III). Ví dụ: Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O. Fe(OH)3 được điều chế bằng cách cho dung dịch kiềm tác dụng với muối sắt(III). Ví dụ: FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl.
- Iron (III) oxide (Fe2O3): Là chất rắn màu đỏ nâu, là oxit bazơ, không tan trong nước. Fe2O3 là sản phẩm của phản ứng nhiệt phân Fe(OH)3.
Bài tập vận dụng liên quan
Dưới đây là một số bài tập vận dụng để củng cố kiến thức về phản ứng nhiệt phân Fe(OH)3:
Câu 1: Cho dung dịch FeCl3 vào dung dịch chất X, thu được kết tủa Fe(OH)3. Chất X là
A. H2S. B. AgNO3. C. NaOH. D. NaCl.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Câu 2: Có thể điều chế Fe(OH)3 bằng cách:
A. Cho Fe2O3 tác dụng với H2O
B. Cho Fe2O3 tác dụng với NaOH vừa đủ
C. Cho muối sắt(III) tác dụng axit mạnh
D. Cho muối sắt(III) tác dụng dung dịch NaOH dư
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Có thể điều chế Fe(OH)3 bằng cách cho muối sắt(III) tác dụng dung dịch NaOH dư
FeCl3 + 3NaOH dư → Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Câu 3: Nhiệt phân hoàn toàn m gam Fe(OH)3 đến khối lượng không đổi thu được 32 gam chất rắn. Giá trị của m là
A. 42,8 gam
B. 43,2 gam
C. 44,5 gam
D. 45,1 gam
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
Số mol của Fe2O3 là: nFe2O3=32160 = 0,2 mol
Phương trình phản ứng:
2Fe(OH)3 →to Fe2O3 + 3H2O
0,4 0,2 (mol)
Theo phương trình phản ứng ta có nFe(OH)3= 0,4 mol
Vậy khối lượng của Fe(OH)3 cần tìm là: m = 0,4.107 = 42,8 gam.
Câu 4: Phản ứng hoá học nào sau đây tạo ra basic oxide?
A. Cho dung dịch KOH phản ứng với dung dịch H2SO4
B. Cho dung dịch NaOH dư phản ứng với SO2
C. Nung nóng Fe(OH)3
D. Cho dung dịch NaOH phản ứng với dung dịch HCl
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
2Fe(OH)3 →to Fe2O3 + 3H2O
basic oxide: Fe2O3.
Câu 5: Cho 200 ml dung dịch NaOH 0,1M vào 200 ml dung dịch FeCl2 0,2M thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 0,9.
B. 3,6.
C. 1,8.
D. 0,45.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
nNaOH=0,02mol; nFeCl2=0,04mol
2NaOH + FeCl2 → Fe(OH)2 + 2NaCl
→ n↓=12nNaOH=0,01mol
→ m↓=0,01.90=0,9gam
Câu 6: Hiđroxit nào sau đây không phải là hiđroxit lưỡng tính?
A. Pb(OH)2
B. Al(OH)3
C. Fe(OH)3
D. Zn(OH)2
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Fe(OH)3 không phải hiđroxit lưỡng tính.
Câu 7: Hiện tượng nào sau đây xảy ra khi cho từ từ dung dịch kiềm vào dung dịch ZnSO4 cho đến dư?
A. Xuất hiện kết tủa trắng không tan
B. Xuất hiện kết tủa trắng sau đó tan hết
C. Xuất hiện kết tủa xanh sau đó tan hết
D. Có khí mùi xốc bay ra
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
Khi cho từ từ dung dịch kiềm vào dung dịch ZnSO4 cho đến dư thì xuất hiện kết tủa sau kết tủa tan dần
ZnSO4 + 2NaOH → Zn(OH)2↓ + Na2SO4
Zn(OH)2↓ + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4]
Câu 8: Kết luận nào dưới đây là đúng theo thuyết A-rê-ni-ut?
A. Một hợp chất trong thành phần phân tử có hiđro là axit
B. Một hợp chất trong thành phần phân tử có nhóm OH là bazơ.
C. Một hợp chất trong thành phần phân tử có hiđro và phân li ra H+ trong nước là axit.
D. Một bazơ không nhất thiết phải có nhóm OH- trong thành phần phân tử.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
A sai vì theo thuyết A-rê-ni-ut, axit là chất khi tan trong nước phân li ra ion H+.
B sai vì theo thuyết A-rê-ni-ut, bazơ là chất khi tan trong nước phân li ra ion OH-.
C đúng.
D sai vì theo thuyết A-rê-ni-ut, bazơ là chất khi tan trong nước phân li ra ion OH-→ Phải có nhóm -OH.
Câu 9: Các hiđroxit lưỡng tính
A. Có tính axit mạnh, tính bazơ yếu
B. Có tính axit yếu, tính bazơ mạnh
C. Có tính axit mạnh, tính bazơ mạnh
D. Có tính axit và tính bazơ yếu
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Các hiđroxit lưỡng tính thì có tính axit và bazơ yếu.
Câu 10: Phương trình H++OH−→H2O là phương trình ion thu gọn của phản ứng có phương trình sau:
A. NaOH + NaHCO3→ Na2CO3 + H2O
B. NaOH + HCl → NaCl + H2O
C. H2SO4 + BaCl2→ BaSO4 + 2HCl
D. 3HCl + Fe(OH)3→ FeCl3 + 3H2O
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
Phản ứng có phương trình ion H++OH−→H2O
→ Phản ứng trung hòa axit với bazơ tan sinh ra muối tan và nước.
