Sắt và hợp chất của sắt: Sự chuyển hóa giữa Fe(II) và Fe(III)

Phương trình / Quy luật áp dụng: Fe³⁺ + e⁻ ⇌ Fe²⁺ (Chất khử ↓ / Chất oxi hóa ↑)

Giải thích chuẩn SGK: Trong hợp chất, sắt chủ yếu thể hiện số oxi hóa +2 và +3; từ góc độ số oxi hóa, có thể dự đoán sắt(+3) có tính oxi hóa và thiết kế phản ứng giữa đơn chất Fe với Fe³⁺ để điều chế Fe²⁺.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Trọng tâm ôn tập: Nhận biết và chuyển hóa lẫn nhau giữa Fe²⁺ và Fe³⁺; phương pháp "dự đoán tính chất dựa vào phân loại chất và số oxi hóa nguyên tố".

Phương trình / Quy luật áp dụng: 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

Giải thích chuẩn SGK: Fe(OH)₂ màu trắng bị khí oxygen hòa tan trong dung dịch oxi hóa thành Fe(OH)₃ màu nâu đỏ: FeSO₄ + 2NaOH = Fe(OH)₂↓ + Na₂SO₄, 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Màu sắc của Fe(OH)₂ và nguyên nhân đổi màu; hai phương trình hóa học của quá trình.

Phương trình / Quy luật áp dụng: Cách ly không khí: Đun sôi đuổi O₂ · Ống nhỏ giọt dài cắm sâu dưới mặt dịch · Phủ lớp dầu hỏa

Giải thích chuẩn SGK: Đun sôi đuổi khí oxygen hòa tan, dùng ống nhỏ giọt dài đưa dung dịch NaOH xuống dưới mặt thoáng rồi nhỏ vào, đồng thời phủ lớp dầu hỏa lên mặt thoáng sẽ giữ được kết tủa trắng lâu dài.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Tại sao điều chế Fe(OH)₂ trong phòng thí nghiệm phải cách ly không khí và cách thực hiện cụ thể.

Phương trình / Quy luật áp dụng: Fe³⁺ + KSCN → Phức màu đỏ máu (Fe²⁺ không đổi màu)

Giải thích chuẩn SGK: Dung dịch muối chứa ion Fe³⁺ khi gặp dung dịch KSCN sẽ chuyển sang màu đỏ máu (do tạo phức thiocyanate sắt(III)); phản ứng này dùng để nhận biết sự có mặt của ion Fe³⁺.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Thuốc thử và hiện tượng nhận biết Fe³⁺; tại sao Fe²⁺ không làm KSCN hóa đỏ.

Phương trình / Quy luật áp dụng: 2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺

Giải thích chuẩn SGK: 2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺ — Muối sắt(III) khi gặp chất khử mạnh hơn sẽ bị khử thành muối sắt(II).

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Cách loại bỏ tạp chất Fe³⁺ trong dung dịch FeCl₂, phương trình ion thu gọn và hiện tượng quan sát được.

Phương trình / Quy luật áp dụng: 2Fe²⁺ + Cl₂ = 2Fe³⁺ + 2Cl⁻

Giải thích chuẩn SGK: 2Fe²⁺ + Cl₂ = 2Fe³⁺ + 2Cl⁻ — Muối sắt(II) dưới tác dụng của chất oxi hóa mạnh sẽ bị oxi hóa thành muối sắt(III).

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Cách nhận biết ion Fe²⁺ (oxi hóa trước rồi nhỏ KSCN); vai trò của nước chlorine; phương trình ion của hai giai đoạn.

Phương trình / Quy luật áp dụng: Fe − 2e⁻ → Fe²⁺ ｜ Fe − 3e⁻ → Fe³⁺

Giải thích chuẩn SGK: Giữa Fe²⁺ và Fe³⁺ chỉ chênh nhau 1 electron: Fe − 2e⁻ → Fe²⁺, Fe − 3e⁻ → Fe³⁺; nhường electron là sự oxi hóa, nhận electron là sự khử.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Chiều chuyển dịch electron trong phản ứng oxi hóa - khử; độ chênh lệch số oxi hóa giữa Fe²⁺ và Fe³⁺.

Phương trình / Quy luật áp dụng: Fe²⁺ → (HNO₃ loãng, tính oxi hóa) Fe³⁺ → KSCN hóa đỏ

Giải thích chuẩn SGK: KSCN chỉ nhận biết Fe³⁺, trong khi sắt trong thực phẩm phần lớn tồn tại ở dạng Fe²⁺, nên phải thêm trước một ít HNO₃ loãng (có tính oxi hóa) để oxi hóa Fe²⁺ thành Fe³⁺ rồi mới nhỏ KSCN. Viên bổ sung sắt thường dùng kèm vitamin C vì vitamin C có tính khử (chống oxi hóa), giúp bảo vệ hoặc khử Fe³⁺ về lại Fe²⁺.

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Câu hỏi thường gặp: Tại sao khi kiểm nghiệm nguyên tố sắt trong thực phẩm hoặc viên bổ sắt phải thêm HNO₃ loãng (hoặc nước chlorine / H₂O₂) trước; hiện tượng "không hóa đỏ" cho phép suy ra điều gì.

Phương trình / Quy luật áp dụng: 2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺ (Giữ vững φ = 0)

Giải thích chuẩn SGK: Tổng kết khảo sát: Có bột sắt dư + không có chất oxi hóa thì Fe³⁺ không thể tồn tại; KSCN không hóa đỏ là bằng chứng thực nghiệm xác nhận "số oxi hóa đã thực sự hạ xuống +2".

Lưu ý trọng tâm khi kiểm tra – đánh giá: Cấu trúc trả lời điểm tối đa: Thêm bột sắt dư → Lắc đều cho phản ứng hoàn toàn → Nhỏ KSCN không thấy hóa đỏ → Chứng tỏ Fe³⁺ đã bị khử hết thành Fe²⁺.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Fe(OH)₂ màu trắng bị khí oxygen hòa tan trong dung dịch oxi hóa thành Fe(OH)₃. Theo SGK: Iron(II) hydroxide [Fe(OH)₂] màu trắng bị khí oxygen hòa tan trong dung dịch oxi hóa thành iron(III) hydroxide [Fe(OH)₃] màu nâu đỏ: 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃. Trong mô hình bài học: để hở 60 s đã có 69.9 % bị oxi hóa, chuyển sang màu nâu đỏ.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Đun nóng ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn cho nóng hơn. Màu trắng biến mất là do bị O₂ oxi hóa; việc đun nóng ống nghiệm khi đang tiếp xúc không khí chỉ làm phản ứng oxi hóa diễn ra nhanh hơn. Trong mô hình: sau khi cách ly không khí, cùng ở 60 s chỉ có 4.7 % bị oxi hóa (vẫn trắng), trong khi để hở là 69.9 % (nâu đỏ).

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Dung dịch X không chứa ion Fe³⁺. Dung dịch muối chứa Fe³⁺ gặp KSCN sẽ tạo phức màu đỏ máu, dùng để nhận biết Fe³⁺. Vì KSCN chỉ nhận diện Fe³⁺ nên "không hóa đỏ" chỉ chứng tỏ không có Fe³⁺ — không thể suy ra không có nguyên tố sắt, cũng chưa thể khẳng định chắc chắn có Fe²⁺ nếu chưa thử thêm chất oxi hóa.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Fe³⁺ chuyển hết thành Fe²⁺, nồng độ c(Fe²⁺) gấp 1.5 lần c(Fe³⁺) ban đầu. Theo phương trình 2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺: cứ 2 mol Fe³⁺ phản ứng tạo ra 3 mol Fe²⁺, tức gấp 1.5 lần. Trong bài học: dung dịch FeCl₃ 50 mmol/L sau khi tác dụng với bột sắt dư tạo thành 75 mmol/L Fe²⁺, nhỏ KSCN không hóa đỏ.

Giải thích chuẩn SGK: Đáp án đúng: Dung dịch chuyển sang vàng nâu, nhỏ KSCN hóa đỏ, Fe²⁺ bị oxi hóa thành Fe³⁺. Theo phương trình 2Fe²⁺ + Cl₂ = 2Fe³⁺ + 2Cl⁻: nước chlorine là chất oxi hóa mạnh, oxi hóa Fe²⁺ thành Fe³⁺ nên dung dịch từ lục nhạt chuyển sang vàng nâu và hóa đỏ khi gặp KSCN. Nồng độ c(Fe³⁺) tăng từ 0 lên 75 mmol/L, cao hơn mức 50 mmol/L ban đầu 50 %.