Nhận xét khả năng oxi hóa Fe2+ bởi oxi ở pH =0 và khả năng oxi hóa của Fe(OH)2 bởi oxi trong nước .
Cho EoFe3+/Fe2+ = 0,771V; EoO2(H+:1M)/H2O = 1,23V;
pKsFe(OH)3 = 37,0; pKsFe(OH)2 = 15,1.
+ Nếu trong môi trường axit có [H+] = 1M (0,25 điểm)
Xét các bán phản ứng :
4.│ Fe2+ ⇌ Fe3+ + 1e K1 = 10-0,771/0,0592 (1)
O2 + 4e + 4H+ ⇌ 2H2O K2 = 104.1,23/0,0592 (2)
4Fe2+ + O2 + 4H+ ⇌ 4Fe3+ + 2H2O K = K1.K2 = 104(1,23-0,771)/0,0592 = 1031,01(rất lớn), nên phản ứng xảy ra rất mạnh và hoàn toàn.
+ Xét quá trình oxi hóa Fe(OH)2 bởi oxi trong nước.
Xét phản ứng:
4Fe(OH)2 + O2 + H2O ⇌ 4Fe(OH)3
Đặt EoFe(OH)3/Fe(OH)2 = Eo1 vµ EoO2,H2O/4OH- = Eo2. Ta đi xác định các giá trị này.
- Tổ hợp các bán phản ứng:
Fe3+ + 1e ⇌ Fe2+ K1 = 100,771/0,0592
Fe(OH)3 ⇌ Fe3+ + 3OH- K2 = Ks = 10-37
Fe2+ + 2OH- ⇌ Fe(OH)2 K3 = Ks-1 = 1015,1
Fe(OH)3 + 1e = Fe(OH)2 + OH- K = 10E/0,0592
=> K = K1.K2.K3
=> Eo1/0,0592 = 0,771/0,0592 - 37 + 15,1
=> Eo1 = EoFe(OH)3/Fe(OH)2 = -0,53(V) (0,25 điểm)
- Tổ hợp các bán phản ứng:
O2 + 4e + 4H+ ⇌ 2H2O K1 = 104.1,23/0,0592 (1)
4x│ H2O ⇌ H+ + OH- Kw = 10-14
O2 + 4e + 2H2O ⇌ 4OH- K = 10E /0,0592
=> K = K1.Kw4
=> 4Eo2/0,0592 = 4.(-14) + 4.1,23/0,0592
=> Eo2 = EoO2,H2O/4OH- = 0,40(V) (0,25 điểm)
Do EoO2,H2O/4OH- = 0,40(V) > EoFe(OH)3/Fe(OH)2 = -0,53(V), nên Fe(OH)2 bị oxi hóa dễ dàng bởi oxi trong nước theo phản ứng:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ⇌ 4Fe(OH)3 K = 104(0,4+0,53)/0,0592 = 1062,83(rất lớn)nên phản ứng xảy ra hoàn toàn.