Phản ứng Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
1. Phương trình phản ứng Fe tác dụng HNO3 đặc nóng
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 ↑ + 3H2O
2. Điều kiện phản ứng xảy ra phản ứng Fe và HNO3
HNO3 đặc nóng
3. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 ↑ + H2O
Xác định sự thay đổi số oxi hóa
Fe0 + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3 + N+4O2 ↑ + H2O
|
1x 3x |
Fe → Fe+3 + 3e N+5 + 1e → N+4 |
4. Hiện tượng phản ứng xảy ra khi cho Fe tác dụng HNO3 đặc nóng
Khi cho Fe tác dụng HNO3 đặc nóng, có khí độc màu nâu đỏ thoát ra chính là NO2
5. Bản chất của các chất tham gia phản ứng
5.1. Bản chất của Fe (Sắt)
- Trong phản ứng trên Fe là chất khử.
- Fe là kim loại tác dụng được với các axit HNO3, H2SO4 đặc.
5.2. Bản chất của HNO3 (Axit nitric)
- Trong phản ứng trên HNO3 là chất oxi hoá.
- Đây là một monoaxit mạnh, có tính oxi hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ.
6. Tính chất hóa học cơ bản của sắt
6.1. Tác dụng với phi kim
Với oxi: 3Fe + 2O2 Fe3O4
Với clo: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3
Với lưu huỳnh: Fe + S FeS
Ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng được với nhiều phi kim.
6.2. Tác dụng với dung dịch axit
Tác dụng với với HCl, H2SO4 loãng
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Tác dụng với H2SO4 đặc, nóng; HNO3 đặc:
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Không tác dụng với H2SO4 đặc nguội, HNO3 đặc, nguội
6.3. Tác dụng với dung dịch muối
Đẩy được kim loại yếu hơn ra khỏi muối
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
7. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Cho Fe tác dụng với HNO3 đặc, nóng, thu được khí X có màu nâu đỏ. Khí X là
A. N2O.
B. N2.
C. NO2.
D. NO.
Lời giải:
Câu 2. Kim loại nào sau đây tác dụng với axit HCl loãng và khí clo không cho cùng loại muối clorua kim loại
A. Zn
B. Pb
C. Ag
D. Fe
Lời giải:
Loại B và C do Cu, Pb không phản ứng với HCl.
Loại D do:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Câu 3. Cho các sơ đồ phản ứng hoá học sau đây, có bao nhiêu sơ đồ sai?
(1) Fe3O4+ HCl → FeCl2 + FeCl3 + H2O
(2) Fe(OH)3+ H2SO4 đặc nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
(3) FeO + HNO3→ Fe(NO3)3 + NO + H2O
(4) FeCl2 + HNO3→ Fe(NO3)3 + HCl + NO + H2O
(5) Al + HNO3 → Al(NO3)3 + H2
(6) FeO + H2SO4 đặc nguội → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
Lời giải:
Những phản ứng hóa học sai là
(2) vì không tạo khí SO2
2Fe(OH)3 + 3H2SO4→ Fe2(SO4)3 + 6H2O
(5) vì không tạo khí H2
Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO + 2H2O
Câu 4. N2O5 được đều chế bằng cách
A. Cho N2 tác dụng với O2 ở nhiệt độ cao
B. Sử dụng tia lửa điện vào không khí
C. Cho kim loại hoặc phi kim tác dụng với HNO3 đặc
D. Tách nước từ HNO3
Lời giải:
Câu 5. Cho dãy các chất: FeO, Fe(OH)2, FeSO4, Fe, Fe2(SO4)3, Fe2O3. Số chất trong dãy bị oxi hóa khi tác dụng với dung dịch HNO3 đặc, nóng là:
A. 6.
B. 3.
C. 5.
D. 4
Lời giải:
Chất bị oxi hóa khi tác dụng với HNO3 thì phải chưa đạt hóa trị tối đa Trong dãy trên có 4 chất là: FeO, Fe(OH)2, FeSO4 và Fe.
Phương trình phản ứng
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2+ 2H2O
Fe(OH)2 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 3H2O
FeSO4 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O + H2SO4
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
Câu 6. Cho 19,2 gam hỗn hợp Cu và CuO tác dụng với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 448 ml khí NO (đktc) ( sản phẩm khử duy nhất). Phần trăm về khối lượng của CuO trong hỗn hợp:
A. 60%
B. 90%
C. 10%
D. 20%
Lời giải:
Chỉ có Cu phản ứng với HNO3 sinh ra khí NO
Phương trình phản ứng hóa học
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2+ 2NO↑ + 4H2O
nNO = = 0,02 mol
=> nCu = nNO = 0,03 mol
=> mCu = 0,03 . 64 = 1,92 (g)
=> mCuO = 19,2 - 1,92 = 17,28 (g)
=> %mCuO = 90%
Câu 7. Những kim lọai nào sau đây đẩy được sắt ra khỏi dung dịch sắt (II) sunfat và bạc ra khỏi bạc Nitrat :
A. Na, Mg, Zn
B. Mg, Zn, Al
C. Fe, Cu, Ag
D. Al, Zn, Pb
Lời giải:
Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe
Zn + FeSO4→ ZnSO4+ Fe
Al + FeSO4 → Al2(SO4)3 + Fe
Câu 8. Để điều chế Fe(NO3)2 ta có thể dùng phản ứng nào sau đây?
A. Fe + dung dịch AgNO3 dư
B. Fe + dung dịch Cu(NO3)2
C. Fe2O3 + dung dịch HNO3
D. FeS + dung dịch HNO3
Lời giải:
Fe + dung dịch Cu(NO3)2
Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu
Câu 9. Dãy các chất và dung dịch nào sau đây khi lấy dư có thể oxi hoá Fe thành Fe (III)?
A. HCl, HNO3 đặc, nóng, H2SO4 đặc, nóng
B. Cl2, HNO3 nóng, H2SO4 đặc, nguội
C. bột lưu huỳnh, H2SO4 đặc, nóng, HCl
D. Cl2, AgNO3 dư, HNO3 loãng
Lời giải:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Fe + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 ↑ + 3H2O
Câu 10. Trong quá trình bảo quản, một chiếc đinh sắt nguyên chất đã bị oxi hóa bởi oxi không khí tạo thành hỗn hợp X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4 và FeO. Hỗn hợp X không bị hòa tan hoàn toàn trong lượng dư dung dịch chất nào sau đây?
A. AgNO3.
B. HCl.
C. HNO3 đặc, nóng.
D. H2SO4 đặc, nóng.
Lời giải:
A. Chỉ có Fe tan trong dd AgNO3 dư, còn lại Fe2O3, Fe3O4 và FeO không tan.
B. Hỗn hợp X bị hòa tan hoàn toàn
Phương trình minh họa:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 3H2O
FeO + 2HCl → FeCl2+ H2O
C. Hỗn hợp X bị hòa tan hoàn toàn trong HNO3 đặc, nóng
Phương trình minh họa:
Fe + 6HNO3 đặc, nóng → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
Fe2O3 + 6HNO3 đặc, nóng → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
Fe3O4+ 10HNO3 đặc, nóng → 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O
FeO + 4HNO3 đặc, nóng → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
D. Hỗn hợp X bị hòa tan hoàn toàn H2SO4 đặc, nóng.
Phương trình minh họa:
2Fe + 6H2SO4 đặc, nóng→ Fe2(SO4)3+ 3SO2↑ + 6H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 đặc, nóng→ Fe2(SO4)3 + 3H2O
2Fe3O4 + 10H2SO4 đặc, nóng → 3Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 10H2O
2FeO + 4H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 4H2O
Câu 11. Cho m gam Fe tác dụng với dung dịch HNO3 thấy sinh ra 0,1 mol NO là sản phẩm khử duy nhất của HNO3 và còn lại 2,6 gam Fe không tan. Giá trị của m là:
A. 5,6
B. 7,2
C. 12
D. 10
Lời giải:
Do Fe còn dư nên dung dịch chỉ chứa Fe(NO3)2
2nFe = 3nNO ⇒ nFe= . 0,1 =0,15 mol
mFe = 0,15 . 56 + 2,6 = 12 g
Câu 12. Cho 5,6 gam Fe tác dụng hết với dung dịch HNO3 (dư). Sau phản ứng sinh ra V lít khí NO2 (ở đktc, sản phẩm khử duy nhất). Tính thể tích khí sinh ra?
A. 6,72 lít
B. 13,44 lít
C. 3,36 lít
D. 10,08 lít
Lời giải:
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3+ 3NO2 + 3H2O
nFe= = 0,1 mol
Theo phương trình
→ nNO2 = 3nFe=0,1 x 0,3= 0,3 mol
→ V = 0,3 x 22,4 = 6,72 lít
Câu 13. Cho a gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp gồm hai khí NO2 và NO và tỉ khối đối với O2 bằng 1,3125. Thành phần phần trăm theo thể tích của NO, NO2 và khối lượng a của Fe đã dùng là
A. 45% và 55% ; 5,6 gam.
B. 25% và 75%; 5,6 gam.
C. 25% và 75%; 11,2 gam.
D. 45% và 55%; 11,2 gam.
Lời giải:
Gọi x, y lần lượt là số mol của NO2, NO
nHỗn hợp khí = = 0,2 (mol)
=> x + y = 0,2 (1)
Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí là:
1,3125 . 32 = 42 (gam/mol)
=> Khối lượng của hỗn hợp khí trên là: 42 .0,2 = 8,4 (gam)
=> 46x + 30y = 8,4 (2)
Từ (1 và (2) ta giải hệ phương trình được
x = 0,15 ; y = 0,05
=> %NO2= . 100% = 75%
% NO = 25%
Áp dụng đinh luật bảo toàn electron ta có:
3. nFe = 1nNO2 + 3.nNO
=> 3 .nFe = 0,15 + 3.0,05 = 0,3 mol
=> nFe = = 0,1 mol
=> mFe = 0,1 .56 = 5,6 gam
Câu 14. Thực hiện các thí nghiệm sau:
(1) Đốt dây sắt trong bình khí clo dư
(2) Cho Fe vào dung dịch HNO3 đặc, nguội
(3) Cho Fe vào dung dịch HCl loãng, dư
(4) Cho Fe vào dung dịch CuSO4
(5) Cho Fe vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng
Số thí nghiệm tạo ra muối Fe(II) là:
A. 3
B. 4
C. 2
D. 1
Lời giải:
(1) Đốt dây sắt trong bình khí clo dư
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
(2) Cho Fe vào dung dịch HNO3 đặc, nguội
Bị thụ động
(3) Cho Fe vào dung dịch HCl loãng, dư
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
(4) Cho Fe vào dung dịch CuSO4
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
(5) Cho Fe vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
Câu 15. Hòa tan kim loại Fe vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y, chất rắn Z và khí T. Phát biểu nào sau đây không đúng
A. Y chứa Fe2(SO4)3
B. Z là Fe
C. T là SO2
D. Y chứa FeSO4
Lời giải:
2Fe + 6H2SO4 đặc → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Fe + Fe2(SO4)3→ 3FeSO4
Y chứa FeSO4; Z chứa Fe dư; khí T là SO2
Câu 16. Cho từng chất : Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe3O4, Fe2O3, Fe(NO3)3, Fe(NO3)2, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3 lần lượt phản ứng với HNO3 đặc nóng. Số lượng phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hoá – khử là:
A. 8
B. 6
C. 5
D. 7
Lời giải:
Phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hoá – khử xảy ra giữa HNO3 với lần lượt các chất: Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe3O4, Fe(NO3)2, FeSO4, FeCO3. (Hợp chất mà trong đó Fe chưa đạt số oxi hóa cao nhất là +3).
Xem thêm các phương trình hóa học liên quan đến Fe khác:
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2O | Fe ra Fe(NO3)3
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O | Fe ra Fe(NO3)3
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 | Fe ra FeSO4
