Phản ứng của sắt với axit [ Thi THPT quốc gia ]

Phản ứng của sắt với axit

Sắt là kim loại trung bình có nhiều hóa trị. Khi làm bài tập về sắt vấn đề khó khăn là xác định được sản phẩm là sắt (II) hay sắt (III). Sắt tác dụng với các loại axit khác nhau tùy thuộc vào tính oxi hóa và tỷ lệ mà sản phẩm có thể là muối sắt (II), muối sắt (III) hoặc cả hai loại muối.

1. Với H+ (HCl, H2SO4 loãng... ) → muối sắt (II) + H2

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2

Các bạn cần chú ý sau phản ứng trên nếu cho thêm tác nhân oxi hóa (thường gặp là Ag+; NO3-; MnO4-; ...) thì sẽ có phản ứng thì có phản ứng oxi hóa Fe2+ trong môi trường axit. Nếu là HCl còn có phản ứng của Cl- với Ag+ hoặc MnO4-

2. Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3, H2SO4 đậm đặc)

- Fe thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → có thể dùng thùng Fe chuyên chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.

- Với dung dịch HNO3 loãng → muối sắt (III) + NO + H2O:

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

- Với dung dịch HNO3 đậm đặc → muối sắt (III) + NO2 + H2O:

Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

- Với dung dịch H2SO4 đậm đặc và nóng → muối sắt (III) + H2O + SO2:

2Fe+ 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Chú ý: Sản phẩm sinh ra trong phản ứng của Fe với HNO3 hoặc H2SO4 đậm đặc là muối sắt (III) nhưng nếu sau phản ứng có Fe dư hoặc có Cu thì tiếp tục xảy ra phản ứng:

2Fe3+ + Fe → 3Fe3+

Hoặc

2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+

Tóm lại với loại axit này nếu sắt dư thì sản phẩm là muối sắt (II), axit dư thì sản phẩm là muối sắt (III) còn không rõ chất dư thì tạo cả hai sản phẩm rồi làm.

Các bạn tham khảo thêm phần phản ứng của kim loại với axit có tính oxi hóa mạnh nhé.
B. Phản ứng của sắt với dung dịch muối
Cũng như phản ứng với các chất khác, khi sắt phản ứng với dung dịch muối tùy thuộc vào tính oxi hóa của muối mạnh hay yếu và tỷ lệ giữa sắt và muối mà sản phẩm là muối sắt (II), muối sắt (III) hay cả hai loại muối trên. Có thể chia ra các trường hợp sau:

- Với muối của các kim loại trước sắt không có tính axit thì Fe không phản ứng.

- Với muối của các kim loại sau Fe đến Cu (ví dụ như muối của Ni, Sn, Pb, Cu) sản phẩm tạo thành là muối sắt (II) + kim loại.

Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2

- Fe tham gia phản ứng với muối Fe3+ → muối sắt (II).

2FeCl3 + Fe → 3FeCl2

- Với muối Ag+, Fe có thể tham gia phản ứng để tạo thành muối Fe2+(nếu Fe dư), muối Fe3+ (nếu Ag+ dư) hoặc cả hai loại muối.

Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag

Fe(NO3)2 + AgNO3 dư → Fe(NO3)3 + Ag

c. Phản ứng của sắt với phi kim

Sắt tác dụng với hầu hết các phi kim khi đun nóng.

- Với halogen sắt tạo muối sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II)

2Fe + 3X2 → 2FeX3 (t0)

Chú ý rằng kể cả khi dư sắt phản ứng vẫn tạo muối Fe3+ và Fe dư. Sau đó nếu cho vào nước mới xảy ra phản ứng tạo muối Fe2+.

- Với O2:

3Fe + 2O2 → Fe3O4

Thực tế sắt thường tạo hỗn hợp các oxit và sắt dư. Với trường hợp này chúng ta thường dùng phương pháp quy đổi, phương pháp bảo toàn electron kết hợp với bảo toàn khối lượng để làm bài.

- Với S, sắt chỉ tạo hợp chất sắt (II):

Fe + S → FeS (t0).

Nếu sau phản ứng hỗn hợp cho tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh thì nên áp dụng định luật bảo toàn e cho cả quá trình, ngoài ra cũng chú ý thêm bảo toàn nguyên tố.