Tin tức hóa học: Phản ứng Fe + CuSO4

Chào mừng các bạn đến với FPTSkillKing! Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về phản ứng giữa sắt (Fe) và đồng sunfat (CuSO4). Đây là một phản ứng oxi hóa khử đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bài viết cũng sẽ giới thiệu một số bài tập liên quan về phản ứng này, mời các bạn theo dõi.

Phương trình hoá học của phản ứng Fe tác dụng với CuSO4

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Cách lập phương trình hoá học:

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:

Fe⁰ + Cu + 2SO₄ → Fe⁺² + 2SO₄ + Cu⁰

Chất khử: Fe; chất oxi hoá: CuSO4.

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử

• Quá trình oxi hoá: Fe⁰ → Fe⁺² + 2e
• Quá trình khử: Cu⁺² + 2e → Cu⁰

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá

1 Fe⁰ → 1 Fe⁺² + 2e
Cu⁺² + 2e → 1 Cu⁰

Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

Điều kiện để Fe tác dụng với CuSO4

Phản ứng giữa sắt và đồng sunfat diễn ra ngay điều kiện thường.

Cách tiến hành thí nghiệm

Nhỏ từ từ dung dịch CuSO4 vào ống nghiệm đã để sẵn miếng sắt.

Hiện tượng phản ứng

Sắt tan dần trong dung dịch, đồng thời xuất hiện lớp đồng màu đỏ sáng.

Tính chất hóa học của sắt

Sắt là kim loại có tính khử trung bình. Khi tác dụng với chất oxi hóa yếu, sắt bị oxi hóa đến số oxi hoá +2.

Fe → Fe⁺² + 2e

Với chất oxi hóa mạnh, sắt bị oxi hóa đến số oxi hoá +3.

Fe → Fe⁺³ + 3e

Tác dụng với phi kim

Ở nhiệt độ cao, sắt khử nguyên tử phi kim thành ion âm và bị oxi hóa đến số oxi hoá +2 hoặc +3.

• Tác dụng với lưu huỳnh: Fe⁰ + S⁰ → Fe⁺² + 2S^-2
• Tác dụng với oxi: 3Fe⁺² + 4O₂ → 2Fe₃O₄
• Tác dụng với clo: 2Fe⁰ + 3Cl₂ → 2Fe⁺³ + 6Cl^-1

Tác dụng với axit

• Với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng, Fe bị oxi hóa đến số oxi hoá +2, giải phóng H₂. Ví dụ:
  Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂
• Với dung dịch HNO₃ và H₂SO₄ đặc nóng, Fe bị oxi hóa đến số oxi hoá +3, và không giải phóng H₂. Ví dụ:
  Fe + 4HNO₃ loãng → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Tác dụng với dung dịch muối

Fe có thể khử được ion của các kim loại đứng sau nó trong dãy điện hóa của kim loại. Trong các phản ứng này, Fe thường bị oxi hóa đến số oxi hoá +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, nhưng ở nhiệt độ cao, sắt khử hơi nước tạo ra H₂ và Fe₃O₄ hoặc FeO.
3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂
Fe + H₂O → FeO + H₂

Bài tập liên quan

Câu 1: Tính chất vật lí nào sau đây không phải của sắt?
A. Kim loại nặng, khó nóng chảy.
B. Màu vàng nâu, dẻo, dễ rèn.
C. Dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
D. Có tính nhiễm từ.

Hướng dẫn giải
Đáp án B
Tính chất vật lí của sắt:

• Có màu trắng hơi xám.
• Dẻo, dễ rèn, nóng chảy ở nhiệt độ 1540oC
• Là kim loại nặng, có khối lượng riêng d = 7,9 g/cm3
• Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.
• Là kim loại có từ tính, bị nam châm hút.
  → Khẳng định sắt có màu vàng nâu là sai.

Câu 2: Hợp chất nào sau đây của sắt vừa có tính khử, vừa có tính oxi hóa?
A. FeO.
B. Fe2O3.
C. Fe(OH)3.
D. Fe2(SO4)3.

Hướng dẫn giải
Đáp án A
Trong hợp chất FeO số oxi hoá của Fe là +2 → Fe có thể tăng số oxi hoá lên +3 hoặc giảm số oxi hoá về 0. Nên FeO vừa có tính khử, vừa có tính oxi hóa.

Câu 3: Chất nào dưới đây phản ứng với Fe tạo thành hợp chất Fe(II)?
A. Cl₂
B. Dung dịch HNO₃ loãng
C. Dung dịch AgNO₃ dư
D. Dung dịch HCl đặc

Hướng dẫn giải
Đáp án D
A. 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃
B. Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O
C. Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag
Fe(NO₃)₂ + AgNO₃ dư → Fe(NO₃)₃ + Ag
D. Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Câu 4: Cho 2,24 gam Fe tác dụng với oxi, thu được 3,04 gam hỗn hợp X gồm 2 oxit. Để hoà tan hết X cần thể tích dung dịch HCl 2M là?
A. 25 ml.
B. 50 ml.
C. 100 ml.
D. 150 ml.

Hướng dẫn giải
Đáp án B
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
mFe + mO = m oxit
→ 2,24 + mO = 3,04
→ mO = 0,8 gram
→ nO = 0,05 mol
Áp dụng bảo toàn nguyên tố
Oxit + HCl → muối clorua + H₂O
nHCl = nH (axit) = 2.nH₂O = 2.nO = 2.0,05 = 0,1 mol
→ Vdd HCl 2M = 0,12 = 0,05 lít = 50 ml

Câu 5: Trong 3 chất Fe, Fe²⁺, Fe³⁺. Chất X chỉ có tính khử, chất Y chỉ có tính oxi hoá, chất Z vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa. Các chất X, Y, Z lần lượt là:
A. Fe, Fe²⁺ và Fe³⁺.
B. Fe²⁺, Fe và Fe³⁺.
C. Fe³⁺, Fe và Fe²⁺.
D. Fe, Fe³⁺ và Fe²⁺.

Hướng dẫn giải
Đáp án D

• Fe đơn chất có số oxi hoá bằng 0 → có khả nhường 2e hoặc 3e → chỉ có tính khử → X là Fe
• Fe²⁺ có khả năng nhường 1e để thành Fe³⁺ → có tính khử
  Fe²⁺ có khả năng nhận 2e để thành Fe đơn chất → có tính oxi hóa
  → Z là Fe²⁺
• Fe³⁺ chỉ có khả năng nhận 1e để trở thành Fe²⁺ hoặc nhận 3e để thành Fe đơn chất → Fe³⁺ chỉ có tính oxi hóa → Y là Fe³⁺

Câu 6: Để điều chế Fe(NO₃)₂ ta có thể dùng phản ứng nào sau đây?
A. Fe + dung dịch AgNO₃ dư
B. Fe + dung dịch Cu(NO₃)₂
C. FeO + dung dịch HNO₃
D. FeS + dung dịch HNO₃

Hướng dẫn giải
Đáp án B
B. Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu

Câu 7: Cho 8,4g sắt vào 300 ml dung dịch AgNO₃ 1,3M. Lắc kĩ cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là?
A. 16,2.
B. 42,12.
C. 32,4.
D. 48,6.

Hướng dẫn giải
Đáp án B
nFe = 0,15 mol; nAgNO₃ = 0,39 mol
Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag
0,15 → 0,3 → 0,15 → 0,3 mol
Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ + Ag
0,09 ← (0,39−0,3) → 0,09 mol
→ m = mAg = (0,3 + 0,09).108 = 42,12 gam

Câu 8: Cho 10 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu phản ứng với dung dịch HCl loãng dư, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,36 lít khí H₂ (đktc). Khối lượng của Cu trong 10 gam hỗn hợp X.
A. 5,6 gam.
B. 8,4 gam.
C. 2,8 gam.
D. 1,6 gam.

Hướng dẫn giải
Đáp án D
nH₂ = 0,15 mol
Chỉ có Fe phản ứng với dung dịch HCl
Bảo toàn electron ta có:
2.nFe = 2.nH₂
→ nH₂ = nFe = 0,15 mol
→ mFe = 0,15.56 = 8,4 gam
→ mCu = 10 – 8,4 = 1,6 gam

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn m gam Fe trong khí Cl₂ dư, thu được 6,5 gam FeCl₃. Giá trị của m là?
A. 2,24.
B. 2,8.
C. 1,12.
D. 0,56.

Hướng dẫn giải
Đáp án A
nFeCl₃ = 6,5/162,5 = 0,04 mol
Bảo toàn nguyên tố Fe: nFe = nFeCl₃ = 0,04 mol
→ mFe = 0,04.56 = 2,24 gam

Câu 10: Đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam Fe trong khí O₂ cần vừa đủ 4,48 lít O₂ (đktc) tạo thành một oxit sắt. Công thức phân tử của oxit đó là công thức nào sau đây?
A. FeO
B. Fe₂O₃
C. Fe₃O₄
D. FeO hoặc Fe₃O₄

Hướng dẫn giải
Đáp án C
Đặt công thức phân tử của oxit sắt là Fe_xO_y
nFe = 16,8/56 = 0,3 mol
nO₂ = 4,48/22,4 = 0,2 mol → nO = 0,2.2 = 0,4 mol
→ x : y = nFe : nO = 0,3 : 0,4 = 3 : 4
→ Công thức phân tử của oxit sắt là: Fe₃O₄

Đến đây là kết thúc bài viết. Hy vọng rằng thông tin trong bài viết đã hữu ích cho bạn trong việc hiểu về phản ứng Fe + CuSO4 và tính chất của sắt. Đừng quên truy cập fptskillking.edu.vn để tìm hiểu thêm các kiến thức hữu ích khác nhé!