Phương trình Fe + HNO3 đặc → Fe(NO3)3 + N2O + H2O
1. Phương trình phản ứng hóa học
8Fe + 30HNO3 → 8Fe(NO3)3 + 3N2O + 15H2O
2. Điều kiện phản ứng
- Nhiệt độ thường
3. Hiện tượng nhận biết phản ứng.
- Mẫu sắt tan dần tạo thành dung dịch có màu nâu đỏ, có hiện tượng sủi bọt khí, khí không màu thoát ra
4. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử FeO+HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O+H2O bằng phương pháp thăng bằng electron
Bước 1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa
Fe+2O + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3 + N+12O + H2O
Bước 2. Viết quá trình trao đổi ecletron
|
Quá trình oxi hóa: 8x Quá trình khử: 1x |
Fe+2 → Fe+3 + 1e 2N+5 + 8e → N+12O |
Bước 3. Đặt các hệ số và cân bằng phản ứng
8FeO + 26HNO3 → 8Fe(NO3)3 + N2O + 13H2O
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
6.1. Tính chất hóa học của Fe
a. 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.
b. 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
c. Tác dụng với dung dịch muối
Đẩy được kim loại yếu hơn ra khỏi muối
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
6.2. Tính chất hóa học của HNO3
a. Axit nitric là một trong những axit mạnh nhất:
Axit nitric được xếp hạng trong danh sách những axit mạnh nhất. Đây là một axit khan – một monoaxit mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ với hằng số cân bằng axit (pKa) = -2.
Axit nitric phân li hoàn toàn thành các ion H+ và NO3- trong dung dịch loãng. Dung dịch HNO3 làm quỳ tím chuyển đỏ.
HNO3 có tác dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn tạo ra muối nitrat.
Ví dụ:
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3 )2+ H2O + CO2
Ba(OH)2 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + 2H2O
Axit nitric tác dụng với oxit bazơ, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên hóa trị cao nhất:
Ví dụ:
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2
b. Axit nitric có tính oxi hóa:
Axit nitric cũng là 1 trong những axit có tính oxi hóa mạnh. Nó có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ, phụ thuộc vào nồng độ axit mạnh hay yếu của chất khử. Cùng tìm hiểu tính oxi hóa của axit nitric thông qua 3 phản ứng:
Một là,Tác dụng với kim loại
Hai là, Tác dụng với phi kim
Ba là, Tác dụng với hợp chất
Tác dụng với kim loại
Axit nitric có khả năng oxi hóa hầu hết các kim loại tạo ra muối nitrat, ngay cả kim loại có tính khử yếu (Cu, Ag)…, ngoại trừ Pt và Au. Lúc này, kim loại bị oxi hóa đến mức cao nhất. Sản phẩm của phản ứng này sẽ là NO2(+4) đối với HNO3 đặc và NO(+2) đối với HNO3 loãng. Nhôm, sắt và crom thụ động với axit nitric đặc nguội vì lớp màng oxit bền được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp. Đây cũng là lý do bình nhôm hoặc sắt được dùng để đựng HNO3 đặc.
Phương trình phản ứng:
Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O (nhiệt độ)
Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O
Kim loại + HNO3loãng lạnh → muối nitrat + H2
Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)
Ví dụ:
Cu + 4HNO3 đặc → Cu(NO3)2 + 2NO2(↑) + 2H2O
3Cu + 8HNO3 loãng → 3Cu(NO3)2 + 2NO (↑) + 4H2O
Tác dụng với phi kim
Khi được đun nóng, HNO3 đặc có khả năng oxi hóa được các phi kim như S, C, P… (các nguyên tố á kim, ngoại trừ halogen và silic). Sản phẩm tạo thành là nito dioxit (nếu là axit nitric đặc) và oxit nito (với axit loãng và nước).
Ví dụ:
S + 6HNO3 đặc → H2SO4 + 6NO2(↑) + 2H2O (nhiệt độ)
C + 4HNO3 đặc → 4NO2+ 2H2O + CO2
P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4
3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O
Tác dụng với hợp chất
Là một trong những axit cực mạnh, axit nitric (HNO3) đặc có khả năng oxi hóa – phá hủy nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ khác nhau.. Vải, giấy, mùn cưa,… đều bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc. Vì vậy, sẽ vô cùng nguy hiểm nếu để axit nitric (HNO3) tiếp xúc với cơ thể người.
Ví dụ:
3H2S + 2HNO3 (>5%) → 3S (↓) + 2NO + 4H2O
PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4(↓) + 8NO2 + 4H2O
HNO3 hòa tan Ag3PO4, không tác dụng với HgS.
7. Cách thực hiện phản ứng
- Cho mẫu sắt vào dung dịch HNO3 loãng, tiến hành đun nóng.
8. Bạn có biết
- Hiện tại chúng tôi không có thêm bất kỳ thông tin nào thêm về phương trình này.
9. Bài tập liên quan
Câu 1: Khi cho kim loại tác dụng với HNO3, thu được sản phẩm khử X. X không thể là chất nào sau đây:
A. NO
B. N2
C. NH4NO3
D. N2O5
Lời giải:
Câu 2: Những kim loại nào sau đây không tác dụng được với dd HNO3 đặc, nguội
A. Fe, Al, Cr
B. Cu, Ag, Cr
C. Al, Fe, Cu
D. Mn, Ni, Al
Lời giải:
Câu 3. R có oxit cao nhất là R2O5, trong hợp chất của R với hiđro có 17,64% khối lượng H. Nguyên tố R là:
A. S
B. P
C. N
D. Cl
Lời giải:
R có oxit cao nhất là R2O5→ hợp chất của R với hiđro có dạng RH3
%H= = → M= 14 → M là nguyên tố nitơ
Câu 4. Trong các oxit của nito thì oxit được điều chế trực tiếp từ phản ứng của nitơ với oxi là:
A. NO2
B. NO
C. N2O
D. N2O5
Lời giải:
Oxit được điều chế trực tiếp từ phản ứng của nitơ với oxi là NO.
N2 + O2 ⇔ 2NO.
Câu 5. Trong 3 oxit: FeO, Fe2O3, Fe3O4 thì chất nào phản ứng với HNO3 đặc nóng không tạo ra khí là:
A. Fe2O3
B. FeO và Fe3O4
C. Fe3O4
D. FeO
Lời giải:
Fe2O3 + 6HNO3→ 2Fe(NO3)3+ 3H2O
FeO + 4HNO3 đặc nóng → Fe(NO3)3 + NO2↑+ 2H2O
3Fe3O4 + 28HNO3 đặc nóng → 9Fe(NO3)3+ NO2↑+ 14H2O
Câu 6. Cho hỗn hợp gồm 0,14 mol Mg và 0,01 mol MgO phản ứng vừa đủ với dung dịch HNO3 thu được 0,448 lít (đktc) khí N2 và dung dịch X. Khối lượng muối trong X là:
A. 23 gam
B. 24,5 gam
C. 22,2 gam
D. 20,8 gam
Lời giải:
Bảo toàn nguyên tố Mg ta có : nMg(NO3)2= nMg+ nMgO = 0,15 mol
nkhí N2 = 0,02 mol.
Quá trình cho e:
Mg → Mg2++ 2e (1)
0,14 → 0,28 mol
Quá trình nhận e:
2NO3- + 10e + 12H+ → N2 + 6H2O (2)
0,2 ← 0,02 mol
Nểu chỉ có 1 quá trình nhận e (2) thì số mol e cho khác số mol e nhận
Do đó phải có quá trình nhận e (3) và số mol e nhận ở (3) bằng:
0,28 - 0,2=0,08 mol
NO3-+ 8e + 10H+ → NH4++ 3H2O (3)
0,08 → 0,01 mol
Muối trong X gồm 0,15 mol Mg(NO3)2 và 0,01 mol NH4NO3
→mmuối= 0,15.148+ 0,01.80 = 23 gam
Câu 7. Đốt cháy 5,6g bột Fe trong bình đựng O2 thu được 7,36g hỗn hợp X gồm 4 chất rắn. Hoà tan hỗn hợp X bằng dung dịch HNO3 vừa đủ thu được V ml (đktc) hỗn hợp khí Y gồm NO và NO2 (không còn sản phẩm khử nào khác của N+5) và dung dịch Z. Tỉ khối của Y so với H2 bằng 19. Giá trị của V là.
A. 0,336 lít
B. 0,224 lít
C. 0,896 lít
D. 1,008 lít
Lời giải:
MX = 19.2 = 38
=> nN2 = nNO2 = x
mFe+ mO = moxit
=> mO = moxit- mFe = 7,36 - 5,6 = 1,76 gam
=> nO = 0,11 mol
Fe0 → Fe3+ + 3e
0,1 0,3
O0 +2e → O2-
N+5 + 3e → N+2
3x x x
N+5 +1e → N+4
0,11 0,22 x
Bảo toàn e: 0,3 = 0,22 + 3x + x =0,22 + 4x => x = 0,02
=> nkhí= 2x = 0,04 mol
=> Vkhí= 0,04.22,4 = 0,896 lít
Câu 8. Hòa tan hoàn toàn 20 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl 4M thu được 11,2 lít H2 (đktc) và dung dịch D. Để kết tủa hoàn toàn các ion trong D cần 600 ml dung dịch NaOH 2M. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là :
A. 0,1 lít.
B. 0,3 lít.
C. 0,15 lít.
D. 0,2 lít.
Lời giải:
nNaCl= nNaOH = 1,2 (mol)
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Clo
=> nHCl= nNaCl= 1,2 (mol)
VHCl = = 0,3 lít
Câu 9. Đều chế FeCl2 bằng cách cho Fe tác dụng với dung dịch HCl. Để bảo quản dung dịch FeCl2 thu được không bị chuyển thành hợp chất sắt (III), người ta có thể cho thêm vào dung dịch
A. một lượng sắt dư .
B. một lượng kẽm dư.
C. một lượng HCl dư.
D. một lượng HNO3 dư.
Lời giải:
Dung dịch FeCl2 dễ bị không khí oxi hóa thành muối Fe3+ . Để bảo quản FeCl2 người ta thêm 1 lương Fe vì: Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+
Không dùng HNO3 vì HNO3 oxi hóa luôn ion Fe2+ thành Fe3+,
Không dùng Zn sẽ tạo ra 1 lượng muối Zn2+,
Không dùng HCl sẽ không ngăn cản quá trình tạo Fe3+.
Câu 10. Hệ số cân bằng của phương trình hóa học: Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2O
A. 8:24:8:3:12
B. 6:30:6:3:15
C. 6:30:6:2:15
D. 8:30:8:3:15
Lời giải:
Câu 11. Dãy nào dưới đây gồm các chất mà nguyên tố nitơ có khả năng vừa thể hiện tính oxi hóa vừa tính khử khi tham gia phản ứng hóa học?
A. NH3, N2O5, N2, NO2
B. NH3, NO, HNO3, N2O5
C. N2, NO, NO2, N2O5
D. NO2, N2, NO, N2O3
Lời giải:
Nguyên tố N có các số oxi hóa: -3, 0, +1, + 2, +3, +4, +5
Những nguyên tố N mang số oxi hóa trung gian có khả năng vừa thể hiện tính oxi hóa, vừa thể hiện tính khử khi tham gia phản ứng
Trong NH3, Nitơ có số oxi hóa -3, là số oxi hóa thấp nhất nên chỉ thể hiện tính khử.
Trong HNO3 và N2O5, N có số oxi hóa +5, là số oxi hóa cao nhất nên chỉ thể hiện tính oxi hóa.
Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 | Fe ra FeSO4
Fe + Cl2 → FeCl3 | Fe ra FeCl3
Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O | Fe ra Fe2(SO4)3
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O | Fe ra Fe(NO3)3
Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O | Fe ra Fe(NO3)3
