Phản ứng Fe + H2O → FeO + H2
1. Phương trình hoá học của phản ứng Fe tác dụng với H2O
Fe + H2O →to>570oCFeO + H2
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+H+12O→toFe+2O+H02
Chất khử: Fe; chất oxi hoá: H2O.
Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử
- Quá trình oxi hoá: Fe0→Fe+2+2e
- Quá trình khử: 2H+2+2e→H02
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá
1×1×Fe0→Fe+2+2e2H+2+2e→H02
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 + H2O →to>570oC FeO + H2
2. Điều kiện để Fe tác dụng với H2O
Phản ứng giữa sắt và H2O diễn ở điều kiện đun nóng.
3. Cách tiến hành thí nghiệm
Cho hơi nước đi qua ống nghiệm chứa sắt đang nung nóng.
4. Hiện tượng phản ứng
Có khí hiđro thoát ra khỏi dung dịch, chất rắn tạo thành có màu đen.
5. 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 hóa +2.
Fe → Fe+2+ 2e
Với chất oxi hóa mạnh, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +3.
Fe → Fe+3 + 3e
5.1. 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 hóa +2 hoặc +3.
+ Tác dụng với lưu huỳnh: Fe0+S0→toFe+2S−2
+ Tác dụng với oxi: 3Fe+2O20→toFe3O−24
+ Tác dụng với clo: 2Fe0+3Cl20→to2Fe+3Cl−13
5.2. Tác dụng với axit
- Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng, Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +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 hóa +3, và không giải phóng H2. Ví dụ:
Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Chú ý: Fe bị thụ động bởi các axit HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội.
5.3. Tác dụng với dung dịch muối
Fe có thể khử được ion của các kim loại đứng sau nó trong trong dãy điện hóa của kim loại. Trong các phản ứng này, Fe 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
5.4. 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 →to<570oC Fe3O4 + 4H2
Fe + H2O →to>570oCFeO + H2
6. Tính chất vật lí của Fe
- Màu xám hơi trắng, dễ ràn và dẻo cũng như có thể dát mỏng hay kéo sợi, khả năng dẫn điện và nhiệt không bằng nhôm hay đồng.
- Nhiễm từ ở nhiệt độ cao khoảng 800 độ C sẽ nhiễm từ và mất từ tính.
7. Bài tập liên quan
Câu 1: Sắt tác dụng với H2O ở nhiệt độ cao hơn 570°C thì tạo ra H2 và sản phẩm rắn là
A. FeO.B. Fe3O4.C. Fe2O3.D. Fe(OH)2.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
3Fe + 4H2O →t°<570°C Fe3O4 + 4H2
Fe + H2O →t°>570°CFeO + H2
Câu 2: 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
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 3: 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 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 gam
→ 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