Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu một bài tập hóa học thú vị liên quan đến phản ứng của dung dịch amoniac với dung dịch muối sắt(III) sunfat. Các em hãy mở sách giáo khoa Hóa học lớp 11 trang 175, chúng ta sẽ xem xét đề bài và phân tích từng bước.

Đề bài yêu cầu chúng ta quan sát hiện tượng khi nhỏ từ từ dung dịch amoniac (NH3) cho đến dư vào ống nghiệm đựng dung dịch sắt(III) sunfat (Fe2(SO4)3).

Để giải quyết bài tập này, chúng ta cần nắm vững các kiến thức sau:
1. Tính chất hóa học của dung dịch amoniac.
2. Tính chất hóa học của dung dịch muối sắt(III).
3. Sự hình thành kết tủa hiđroxit.

Bây giờ, chúng ta sẽ đi vào phân tích từng bước một.

Bước 1: Xác định các chất phản ứng.
Chúng ta có hai chất tham gia phản ứng là:
– Dung dịch amoniac (NH3). Amoniac tan trong nước tạo thành dung dịch bazơ yếu, gọi là dung dịch amoniac, có công thức là NH3. H2O. Dung dịch này phân li một phần tạo ra ion NH4+ và ion OH-.
Phương trình điện li của amoniac trong nước:
NH3 + H2O <=> NH4+ + OH-
– Dung dịch sắt(III) sunfat (Fe2(SO4)3). Đây là một muối tan trong nước, phân li hoàn toàn thành ion Fe3+ và ion SO4^2-.
Phương trình điện li của sắt(III) sunfat:
Fe2(SO4)3 -> 2Fe3+ + 3SO4^2-

Bước 2: Xét phản ứng khi nhỏ từ từ dung dịch amoniac vào dung dịch sắt(III) sunfat.
Khi nhỏ từ từ dung dịch amoniac vào ống nghiệm chứa dung dịch sắt(III) sunfat, ion OH- có trong dung dịch amoniac sẽ phản ứng với ion Fe3+ trong dung dịch sắt(III) sunfat.
Phản ứng trao đổi ion xảy ra:
Fe3+ (aq) + 3OH- (aq) -> Fe(OH)3 (s)

Sắt(III) hiđroxit (Fe(OH)3) là một chất rắn kết tủa màu nâu đỏ. Do đó, ngay từ đầu khi nhỏ dung dịch amoniac, chúng ta sẽ quan sát thấy sự xuất hiện của kết tủa.

Bước 3: Xét hiện tượng khi nhỏ dung dịch amoniac cho đến dư.
Chúng ta nhỏ dung dịch amoniac “cho tới dư”. Điều này có nghĩa là lượng amoniac được thêm vào sẽ vượt quá lượng cần thiết để phản ứng hết với ion Fe3+.
Phản ứng giữa ion Fe3+ và ion OH- tạo ra sắt(III) hiđroxit là phản ứng thuận nghịch, nhưng sắt(III) hiđroxit là một bazơ không tan và không phản ứng với dung dịch amoniac (bazơ yếu) để tạo thành muối phức.
Điều này khác với phản ứng của một số ion kim loại khác với dung dịch amoniac, ví dụ như ion Cu2+ tạo thành phức tan [Cu(NH3)4]^2+. Sắt(III) hiđroxit không có khả năng này.

Vì vậy, khi amoniac dư, phản ứng vẫn tiếp tục theo phương trình:
Fe3+ (aq) + 3OH- (aq) -> Fe(OH)3 (s)

Cho dù amoniac có dư, lượng kết tủa Fe(OH)3 tạo thành sẽ không bị hòa tan thêm bởi dung dịch amoniac dư.

Tổng kết lại các hiện tượng quan sát được:

Khi nhỏ từ từ dung dịch amoniac vào dung dịch sắt(III) sunfat, ban đầu sẽ thấy xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ.
Khi tiếp tục nhỏ dung dịch amoniac cho đến dư, kết tủa màu nâu đỏ này không bị hòa tan.

Vậy hiện tượng quan sát được là:
Có kết tủa màu nâu đỏ xuất hiện, kết tủa này không tan trong dung dịch amoniac dư.

Nếu viết phương trình phản ứng tổng quát dưới dạng phân tử, chúng ta có:
Fe2(SO4)3 (aq) + 6NH3 (aq) + 6H2O (l) -> 2Fe(OH)3 (s) + 3(NH4)2SO4 (aq)

Trong đó, Fe(OH)3 là sắt(III) hiđroxit, chất kết tủa màu nâu đỏ.

Các em có câu hỏi nào không? Nếu không, chúng ta sẽ chuyển sang bài tập tiếp theo.