Fe3O4 + HNO3 đặc → Fe(NO3)3 + NO2 ↑+ H2O | Fe3O4 + HNO3 ra NO2

Trang trước Trang sau

Phản ứng Fe₃O₄ + HNO₃ đặc sinh ra NO₂ thuộc loại phản ứng oxi hóa khử đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về Fe₃O₄ có lời giải, mời các bạn đón xem:

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 14H₂O +NO ↑ + 9Fe(NO₃)₃

1. Phương trình hoá học của phản ứng Fe₃O₄ tác dụng với HNO₃ đặc

Fe₃O₄ + 10HNO_{3 đặc} → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

2. Điều kiện của phản ứng Fe₃O₄ tác dụng với HNO₃ đặc

- Phản ứng diễn ra ở ngay điều kiện thường.

3. Hiện tượng của phản ứng Fe₃O₄ tác dụng với HNO₃ đặc

- Fe₃O₄ tan dần, có khí màu nâu đỏ thoát ra.

4. Cân bằng phản ứng Fe₃O₄ tác dụng với HNO₃ đặc

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:

${\overset{+ \frac{8}{3}}{F e}}_{3} O_{4} + H \overset{+ 5}{N} O_{3} \to \overset{+ 3}{F e} {(N O_{3})}_{3} + \overset{+ 4}{N} O_{2} + H_{2} O$

Chất khử: Fe₃O₄; chất oxi hoá: HNO₃ đặc.

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử

- Quá trình oxi hoá: $\overset{+ \frac{8}{3}}{3 F e} \to \overset{+ 3}{3 F e} + 1 e$

- Quá trình khử: $\overset{+ 5}{N} + 1 e \to \overset{+ 4}{N}$

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá

$\begin{matrix} 1 \times \\ 1 \times \end{matrix} (\begin{matrix} \overset{+ \frac{8}{3}}{3 F e} \to \overset{+ 3}{3 F e} + 1 e \\ \overset{+ 5}{N} + 1 e \to \overset{+ 4}{N} \end{matrix})$

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.

Fe₃O₄ + 10HNO_{3 đặc} → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

5. Tính chất hoá học của HNO₃

5.1. HNO₃ có tính axit

HNO₃ là một trong các axit mạnh nhất, trong dung dịch loãng phân li hoàn toàn thành ion H⁺ và NO₃^-.

HNO₃ mang đầy đủ các tính chất của 1 axit như: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng bazơ, oxit bazơ và muối của axit yếu hơn tạo thành muối nitrat. Ví dụ:

MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O

Ca(OH)₂ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

BaCO₃ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

5.2. HNO₃ có tính oxi hóa mạnh:

Axit nitric là một trong những axit có tính oxi hóa mạnh. Tùy thuộc vào nồng độ của axit và độ mạnh yếu của chất khử, mà HNO₃ có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ.

a. Tác dụng với kim loại:

+ HNO₃ phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat, H₂O và sản phẩm khử của N⁺⁵(NO₂, NO, N₂O, N₂ và NH₄NO₃).
+ Thông thường: HNO₃ loãng → NO, HNO₃ đặc → NO₂ .

+ Với các kim loại có tính khử mạnh: Mg, Al, Zn,… HNO₃ loãng có thể bị khử đến N₂O, N₂, NH₄NO₃.

Cu + 4HNO₃ _đặc → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Fe + 4HNO₃ _loãng → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

4Zn + 10HNO_{3 loãng} → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

* Chú ý: Fe, Al, Cr bị thụ động trong dd HNO₃ đặc, nguội do tạo màng oxit bền, bảo vệ kim loại khỏi tác dụng của axit, do đó có thể dùng bình Al hoặc Fe để đựng HNO₃ đặc, nguội.

b. Tác dụng với phi kim:

HNO₃ có thể oxi hoá được nhiều phi kim, như:

S + 6HNO₃ $\overset{t^{0}}{\to}$ H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

C + 4HNO₃ $\overset{t^{0}}{\to}$ CO₂+ 4NO₂ + 2H₂O

5HNO₃ + P $\overset{t^{0}}{\to}$ H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

c. Tác dụng với hợp chất:

HNO₃ đặc còn oxi hóa được hợp chất vô cơ và hữu cơ. Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông,… bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO₃ đặc.

4HNO₃ + FeO → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

4HNO₃ + FeCO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O + CO₂

Fe₃O₄ + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

6. Tính chất của sắt từ oxit Fe₃O₄

6.1. Tính chất vật lí

Là chất rắn, màu đen, không tan trong nước và có từ tính.

6.2. Tính chất hóa học

+ Tính oxit bazơ:

Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch axit như HCl, H₂SO₄ loãng tạo ra hỗn hợp muối sắt (II) và sắt (III).

Fe₃O₄ + 8HCl → 2FeCl₃+ FeCl₂ + 4H₂O

Fe₃O₄ + 4H₂SO_{4 loãng}→ Fe₂(SO₄)₃+ FeSO₄ + 4H₂O

+ Tính khử:

Fe₃O₄ là chất khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh:

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃+ NO + 14H₂O

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 10H₂O

+ Tính oxi hóa:

Fe₃O₄ là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh ở nhiệt độ cao như: H₂, CO, Al …

Fe₃O₄ + 4H₂ $\overset{t^{0}}{\to}$ 3Fe + 4H₂O

Fe₃O₄+ 4CO $\overset{t^{0}}{\to}$ 3Fe + 4CO₂

3Fe₃O₄ + 8Al $\overset{t^{0}}{\to}$ 4Al₂O₃ + 9Fe

7. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: Hòa tan hoàn toàn 6,96 gam Fe₃O₄ vào dung dịch HNO₃ loãng sau phản ứng thu được khí không màu hóa nâu trong không khí (sản phẩm khử duy nhất). Tính thể tích khí thu được ở đktc là

A. 224 ml.

B. 448 ml.

C. 336 ml.

D. 896 ml.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Theo đề bài ta có:

n_Fe3O4 = 0,03 mol;

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO↑+ 14H₂O

Theo PTHH: n_NO = $\frac{0,03}{3}$ = 0,01 (mol)

Vậy V_NO= 0,01.22,4 = 0,224 lít = 224 ml.

Câu 2. Trộn 5,4 gam bột Al với 17,4 gam bột Fe₃O₄ rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₃O₄ thành Fe. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H₂SO₄ loãng (dư), thu được 5,376 lít khí H₂ (đktc). Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là

A. 80%.

B. 90%.

C. 70%.

D. 60%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

n_Al= 0,2 mol;

$n_{F e_{3} O_{4}}$ = 0,075 mol

Gọi x là số mol Al phản ứng

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra.

8Al + 3Fe₃O₄ → 9Fe + 4Al₂O₃

x → $\frac{9 x}{8}$

Vậy n_{Al dư} = 0,4 - x

n_Fe = 9x/8

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

Fe + 2HCl → FeCl₂+ H₂

=> $n_{H_{2}}$ = (0,4 - x). $\frac{3}{2}$ + $\frac{9 x}{8}$ = 0,24

=> x = 0,16

=> H = $\frac{0,16}{0,2} .100 %$ = 80%

Câu 3.Fe₃O₄ có thể tác dụng được với các chất trong dãy nào sau đây?

A. CO, H₂SO₄.

B. HNO₃, KCl.

C. H₂, NaOH.

D. HCl, MgCl₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

Fe₃O₄ + 4CO $\overset{t^{0}}{\to}$ 3Fe + 4CO₂

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ $\overset{t^{0}}{\to}$ FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

Câu 4.Cho các chất sau: Fe(OH)₃, Fe₃O₄, FeSO₄, Fe(NO₃)₂. Số chất tác dụng với dung dịch HCl là

A. 4.

B. 2.

C. 3.

D. 1.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Các chất tác dụng được với dung dịch HCl là: Fe(OH)₃, Fe₃O₄, Fe(NO₃)₂ → có 3 chất

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra:

Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O

Fe₃O₄ + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O

9Fe(NO₃)₂ + 12HCl → 5Fe(NO₃)₃ + 4FeCl₃ + 3NO + 6H₂O

Câu 5: 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 đúng là: A

3Fe + 4H₂O $\overset{t ° < 570 ° C}{\to}$ Fe₃O₄ + 4H₂

Fe + H₂O $\overset{t ° > 570 ° C}{\to}$ FeO + H₂

Câu 6: Phản ứng xảy ra khi đốt cháy sắt trong không khí là

A. 3Fe + 2O₂ $\overset{t °}{\to}$ Fe₃O₄.

B. 4Fe + 3O₂ $\overset{t °}{\to}$ 2Fe₂O₃.

C. 2Fe + O₂ $\overset{t °}{\to}$ 2FeO.

D. Fe + O₂ $\overset{t °}{\to}$ FeO₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Đốt cháy sắt trong không khí tạo thành Fe₃O₄.

Câu 7: 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 đúng là: B

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_Fe + m_O = m_oxit

→ 2,24 + m_O = 3,04

→ m_O = 0,8 gam

→ n_O = 0,05 mol

Áp dụng bảo toàn nguyên tố

Oxit + HCl → muối clorua + H₂O

n_HCl = n_H_(axit) = 2. $n_{H_{2} O}$ = 2.n_O = 2.0,05 = 0,1 mol

→ V_{dd HCl 2M} = $\frac{0,1}{2}$ = 0,05 lít = 50 ml.

Câu 8: Nung nóng 16,8 gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm các oxit sắt và sắt dư. Hòa tan hết hỗn hợp X bằng H₂SO₄ đặc nóng thu được 5,6 lít SO₂(đkc). Giá trị của m là

A. 24 gam

B. 26 gam

C. 20 gam

D. 22 gam

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Quy đổi hỗn hợp X về hỗn hợp gồm (Fe, O)

n_Fe = 16,8 : 56 = 0,3 mol

Bảo toàn electron cho phản ứng hòa tan X và dung dịch H₂SO₄

→ 3.n_Fe = 2.n_O + 2. $n_{S O_{2}}$

→ 3.0,3 = 2.n_O + 2.0,25

→ n_O = 0,2 mol

→ m_X = 56.0,3 + 16.0,2 = 20 gam.

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam Fe trong khí O₂ cần vừa đủ 4,48 lít O₂(đktc) tạo thành một oxit sắt. Công thức phân tử của oxit đó là công thức nào sau đây?

A. FeO

B. Fe₂O₃

C. Fe₃O₄

D. FeO hoặc Fe₃O₄

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Đặt công thức phân tử của oxit sắt là Fe_xO_y

n_Fe = 16,8 : 56 = 0,3 mol

$n_{O_{2}}$ = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol → n_O = 0,2.2 = 0,4 mol

→ x : y = n_Fe : n_O= 0,3 : 0,4 = 3 : 4

→ Công thức phân tử của oxit sắt là: Fe₃O₄.

Câu 10: Chất nào sau đây tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng, dư sinh ra khí NO?

A. Fe₂O₃.

B. Fe₃O₄.

C. Fe(OH)₃.

D. Fe₂(SO₄)₃.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Chất tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng, dư sinh ra khí NO

→ Chất này đóng vai trò là chất khử.

→ Fe₃O₄ thỏa mãn.

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO↑+ 14H₂O

Câu 11: Hòa tan 23,2 gam hỗn hợp X gồm Fe₃O₄ và CuO có cùng khối lượng vào dung dịch HNO₃ vừa đủ chứa 0,77 mol HNO₃ thu được bằng dung dịch Y và khí Z gồm NO và NO₂. Khối lượng mol trung bình của Z bằng

A. 42.

B. 38.

C. 40,67.

D. 35,33.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$\begin{matrix} m_{F e_{3} O_{4}} = m_{C u O} = \frac{23,2}{2} = 11,6 g a m \\ \to n_{F e_{3} O_{4}} = 0,05 m o l; n_{C u O} = 0,145 m o l \end{matrix}$

Dung dịch Y gồm Fe(NO₃)₃ (0,15 mol) và Cu(NO₃)₂ (0,145 mol).

→ m_Y = 242.0,15 + 188.0,145 = 63,56 gam

$n_{H_{2} O} = \frac{n_{H N O_{3}}}{2} = 0,385 m o l$

Bảo toàn khối lượng ta có:

$\begin{matrix} m_{X} + m_{H N O_{3}} = m_{Y} + m_{Z} + m_{H_{2} O} \\ \to 23,2 + 0,77.63 = 63,56 + m_{Z} + 0,385.18 \\ \to m_{Z} = 1,22 g a m \end{matrix}$

Bảo toàn nguyên tố N:

0,77 = 0,15.3 + 0,145.2 + n_Z

→ n_Z = 0,03 mol

→ ${\bar{M}}_{Z} = \frac{1,22}{0,03} \approx 40,67$

Câu 12: Cho sơ đồ phản ứng sau: Fe₃O₄ + HNO₃ - - - -→ Fe(NO₃)₃ + NO↑+ H₂O

Hệ số cân bằng của phản ứng là các số nguyên tố giản thì hệ số của HNO₃ là

A. 28.

B. 29.

C. 30.

D. 31.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO↑+ 14H₂O

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

Trang trước Trang sau

phuong-trinh-hoa-hoc-cua-sat-fe.jsp

Các loạt bài lớp 12 khác