Phản ứng giữa clo (Cl2) và sắt (Fe) là một phản ứng oxi hóa khử quan trọng, tạo ra sản phẩm sắt(III) clorua (FeCl3). Bài viết này cung cấp thông tin chi tiết về phản ứng, điều kiện thực hiện, cách nhận biết, tính chất hóa học của sắt, và các bài tập vận dụng liên quan đến sắt và hợp chất của sắt.
Phương Trình Phản Ứng Fe + Cl2
Phương trình hóa học cân bằng cho phản ứng giữa sắt và clo là:
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Điều Kiện Phản Ứng
Để phản ứng xảy ra, cần có nhiệt độ cao.
Cách Thực Hiện
Để thực hiện phản ứng, ta có thể cho dây sắt đã được nung nóng đỏ vào bình chứa khí clo.
Hiện Tượng
Hiện tượng quan sát được là sắt cháy sáng trong bình khí clo, tạo thành khói màu nâu đỏ. Khói này chính là sắt(III) clorua.
Ảnh minh họa phản ứng giữa sắt và clo, tạo ra khói màu nâu đỏ của sắt(III) clorua, một phản ứng oxi hóa khử điển hình.
Tính Chất Hóa Học của Sắt (Fe)
Sắt là một kim loại có tính khử trung bình. Tùy thuộc vào chất oxi hóa, sắt có thể bị oxi hóa đến số oxi hóa +2 hoặc +3.
Tác Dụng Với Phi Kim
Ở nhiệt độ cao, sắt khử các nguyên tử phi kim thành ion âm và bị oxi hóa.
- Với lưu huỳnh: Fe + S → FeS
- Với oxi: 3Fe + 2O2 → Fe3O4
- Với clo: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Tác Dụng Với Axit
- Với HCl và H2SO4 loãng: Sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +2, giải phóng H2. Ví dụ: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
- Với HNO3 và H2SO4 đặc, nóng: Sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +3, không giải phóng H2. Ví dụ: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O. Lưu ý rằng sắt bị thụ động hóa bởi HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội.
Tác Dụng Với Dung Dịch Muối
Sắt có thể khử ion của các kim loại đứng sau nó trong dãy điện hóa. Trong các phản ứng này, sắt thường bị oxi hóa đến số oxi hóa +2. Ví dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
Đặc biệt:
- Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag
- Nếu Ag+ dư, tiếp tục có phản ứng: Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag
Tác Dụng Với Nước
Ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao, sắt khử hơi nước tạo ra H2 và Fe3O4 hoặc FeO.
- 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (điều kiện nhiệt độ khoảng 570°C)
- Fe + H2O → FeO + H2 (điều kiện nhiệt độ trên 570°C)
Ảnh minh họa về phản ứng của sắt với hơi nước ở nhiệt độ cao, tạo ra các oxit sắt khác nhau tùy thuộc vào điều kiện nhiệt độ.
Bài Tập Vận Dụng
Dưới đây là một số bài tập vận dụng liên quan đến sắt và hợp chất của sắt, giúp bạn củng cố kiến thức:
(Câu 1 – Câu 20: Xem trong bài viết gốc)
Hy vọng bài viết này cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan và chi tiết về phản ứng giữa Cl2 và Fe, cũng như các tính chất hóa học quan trọng của sắt. Việc nắm vững kiến thức này sẽ giúp bạn giải quyết các bài tập hóa học liên quan một cách hiệu quả.