Cho hỗn hợp gồm 2,8g Fe và 3,2g Cu vào dung dịch ${\mathrm{HNO}}_3$ thu được dung dịch A, V lit khí ${\mathrm{NO}}_2$ ở đktc (sản phẩm khử duy nhất) và còn dư 1,6g kim loại. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khối lượng muối thu được khi cô cạn dung dịch A và giá trị của V là: 

I – Hợp chất sắt(II)

Trong các phản ứng hóa học, ion Fe²⁺ dễ nhường 1 electron để tạo thành ion Fe³⁺.

Fe²⁺ → Fe³⁺ + 1e

⇒ Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt(II) là tính khử.

1. Sắt(II) oxit (FeO)

- FeO là chất rắn, đen, không tan trong nước, không có trong tự nhiên.

Sắt(II) oxit

- FeO tác dụng với dung dịch HNO₃ hoặc H₂SO₄ (đặc) để thu được muối Fe(III), ví dụ:

3FeO + 10HNO₃ loãng $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

Phương trình ion rút gọn như sau:

          3FeO + NO₃^- + 10H⁺ → 3Fe³⁺ + NO + 5H₂O

- Điều chế FeO: dùng H₂ hay CO khử sắt(III) oxit ở 500^oC:

          Fe₂O₃ + CO $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ 2FeO + CO↑

2. Sắt(II) hiđroxit (Fe(OH)₂)

- Fe(OH)₂ nguyên chất là chất rắn, màu trắng hơi xanh, không tan trong nước.

- Trong không khí Fe(OH)₂ dễ bị oxi hóa thành Fe(OH)₃ màu nâu đỏ:

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓ (*)

- Điều chế Fe(OH)₂: Cho dung dịch muối sắt(II) vào dung dịch kiềm, lúc đầu thu được kết tủa màu trắng, hơi xanh:

          Fe²⁺ + 2OH^- → Fe(OH)₂↓

Sau đó kết tủa chuyển dần sang màu nâu đỏ, theo phản ứng (*).

⇒ Muốn có Fe(OH)₂ tinh khiết phải điều chế trong điều kiện không có không khí.

Sắt(II) hiđroxit trong dung dịch

 3. Muối sắt(II)

- Đa số muối sắt(II) tan trong nước, khi kết tinh thường ở dạng ngậm nước.

Ví dụ: FeSO₄. 7H₂O hay FeCl₂.5H₂O.

- Muối sắt(II) dễ bị oxi hóa thành muối sắt(III) bởi các chất oxi hóa. Ví dụ:

          2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃

- Điều chế: Muối sắt(II) được điều chế bằng cách cho Fe (hoặc FeO, Fe(OH)₂ tác dụng với HCl hoặc H₂SO₄ loãng:

          Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

          FeO + H₂SO_{4 loãng} → FeSO₄ + H₂O

Chú ý: dung dịch muối sắt(II) điều chế được cần dùng ngay, vì trong không khí muối sắt(II) sẽ chuyển dần thành muối sắt(III).

II. Hợp chất sắt(III)

Trong các phản ứng hóa học, ion Fe³⁺ có khả năng nhận 1 hoặc 3 electron để trở thành ion Fe²⁺ hoặc Fe:

          Fe³⁺ + 1e → Fe²⁺

          Fe³⁺ + 3e → Fe

⇒ Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt(III) là tính oxi hóa.

1. Sắt(III) oxit (Fe₂O₃)

- Fe₂O₃ là chất rắn màu đỏ nâu, không tan trong nước.

Sắt(III) oxit

-  Sắt(III) oxit là bazơ nên dễ tan trong các dung dịch axit mạnh. Ví dụ:

          Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

- Ở nhiệt độ cao, Fe₂O₃ bị CO khử hoặc H₂ khử thành Fe. Ví dụ:

          Fe₂O₃ + 3CO $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$2Fe + 3CO₂

- Điều chế sắt(III) oxit bằng cách phân hủy Fe(OH)₃ ở nhiệt độ cao:

          2Fe(OH)₃ $\stackrel{t^{\circ }}{\to }$ Fe₂O₃ + 3H₂O

- Sắt(III) oxit có trong tự nhiên dưới dạng quặng hemantit dùng để luyện gang.

2. Sắt(III) hiđroxit Fe(OH)₃

- Sắt(III) hiđroxit là chất rắn, màu nâu đỏ, không tan trong nước nhưng dễ tan trong dung dịch axit tạo thành dung dịch muối sắt(III). Ví dụ:

          Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O

- Điều chế sắt(III) hiđroxit bằng cách cho dung dịch kiềm tác dụng với muối sắt(III).

Ví dụ:

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl

Sắt(III) hidroxit trong dung dịch

3.Muối sắt (III)

- Đa số muối sắt(III) tan trong nước, khi kết tinh thường ở dạng ngậm nước.

Ví dụ: FeCl₃.6H₂O; Fe₂(SO₄)₃.9H₂O.

- Các muối sắt(III) có tính oxi hóa, dễ bị khử thành muối sắt(II). Ví dụ:

          Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

          Cu + 2FeCl₃ → CuCl₂ + 2FeCl₂

- Muối FeCl₃ được dùng làm chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ.