Phản ứng Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
1. Phương trình phản ứng Fe3O4 tác dụng HNO3
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO↑ + 14H2O
2. Điều kiện phản ứng Fe3O4 tác dụng với dung dịch HNO3
Điều kiện: Không có
3. Cân bằng phương trình oxi hóa khử Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Cân bằng: 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
4. Cách tiến hành phản ứng cho Fe3O4 tác dụng với dung dịch HNO3
Cho Fe3O4 tác dụng với dung dịch axit nitric HNO3.
5. Hiện tượng Hóa học
Hiện tượng sau phản ứng thoát ra khí không màu NO hóa nâu trong không khí.
6. Bản chất của các chất tham gia phản ứng
6.1. Bản chất của Fe3O4 (Sắt từ oxit)
- Trong phản ứng trên Fe3O4 là chất khử.
- Oxit sắt từ có tính khử thể hiện khi tác dụng với các chất có tính oxi hoá mạnh như: HNO3, H2SO4 đặc...
6.2. Bản chất của HNO3 (Axit nitric)
- Trong phản ứng trên HNO3 là chất oxi hoá.
- HNO3 tác dụng với oxit bazo, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất chưa lên hoá trị cao nhất.
7. Tính chất của sắt từ oxit Fe3O4
7.1. Định nghĩa
Là hỗn hợp của hai oxit FeO, Fe2O3. Có nhiều trong quặng manhetit, có từ tính.
Công thức phân tử Fe3O4
7.2. Tính chất vật lí oxit sắt từ
Là chất rắn, màu đen, không tan trong nước và có từ tính.
7.3. Tính chất hóa học oxit sắt từ
+ 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 + 4H2SO4 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 → 3Fe + 4H2O
Fe3O4+ 4CO → 3Fe + 4CO2
3 Fe3O4 + 8Al → 4Al2O3 + 9Fe
8. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. 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
Lời giải:
Phương trình hóa học:
Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2
Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O
B sai vì Fe3O4 không phản ứng với KCl
C sai vì Fe3O4 không phản ứng với NaOH
D sai vì Fe3O4 không phản ứng với MgCl2
Câu 2. 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.
Lời giải:
Các chất tác dụng được với dung dịch HCl là: Fe(OH)3, Fe3O4, Fe(NO3)2 → có 3 chất
Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
9Fe(NO3)2 + 12HCl → 5Fe(NO3)3 + 4FeCl3 + 3NO + 6H2O
Câu 3. 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
Lời giải:
Theo đề bài ta có:
nFe3O4 = 0,03 mol;
Phương trình hóa học:
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO↑+ 14H2O
=> nNO = = 0,01
=> VNO= 0,01.22,4 = 0,224 lít = 224 ml
Câu 4. Chất nào dưới đây không phản ứng với HNO3 đặc nguội
A. Zn
B. Cu
C. Fe
D. Ag
Lời giải:
Câu 5. Dùng hóa chất nào sau đây để nhận biết 3 dung dịch mất nhãn sau: HNO3, H2SO4, H2O
A.quỳ tím và dung dịch BaCl2
B. quỳ tím và dung dịch NaOH
C. dung dịch NaOH
D. Na và dung dịch quỳ tím
Lời giải:
Trích mẫu thử và đánh số thứ tự
Sử dụng quỳ tím nhận biết được HNO3, H2SO4
Không làm đổi màu quỳ tím là H2O
Dùng BaCl2 để nhận biết 2 dung dịch còn lại
Ống nghiệm xuất hiện kết tủa trắng thì dung dịch ban đầu là H2SO4
BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + HCl
Không có hiện tượng gì là HNO3
Câu 6. Dung dịch Fe2+ không làm mất màu dung dịch nào sau đây?
A. Dung dịch KMnO4 trong môi trường H2SO4
B. Dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4
C. Dung dịch Br2
D. Dung dịch CuCl2
Lời giải:
Mất màu thuốc tím
10FeCl2 + 24H2SO4+ 6KMnO4 → 10Cl2 + 5Fe2(SO4)3 + 24H2O + 6MnSO4 + 3K2SO4
Mất màu dung dịch màu da cam
6FeCl2 + K2Cr2O7 + 14HCl → 6FeCl3 + 2KCl + 2CrCl3 + 7H2O
Mất màu nâu đỏ
6FeCl2 + 3Br2 → 4FeCl3 + 2FeBr3
Câu 7. Cho hỗn hợp bột Al, Fe vào dung dịch chứa Cu(NO3)2 và AgNO3. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn gồm ba kim loại là:
A. Al, Cu, Ag.
B. Al, Fe, Cu.
C. Fe, Cu, Ag.
D. Al, Fe, Ag
Lời giải:
Nhận thấy, nếu Al dư thì chắc chắn Fe chưa phản ứng , và cả Cu2+ và Ag+ đều bị đẩy ra khỏi muối (tạo Ag , Cu)
2Al + 3Cu(NO3)2→ 2Al(NO3)3 + 3Cu
Al + 3AgNO3 → Al(NO3)3 + 3Ag
=> Nêu Al dư có tất cả 4 Kim loại sau phản ứng (trái giả thiết)
=> Do đó Al hết => 3 kim loại là Fe, Cu , Ag
Câu 8. 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%.
Lời giải:
nAl= 0,2 mol;
nFe3O4 = 0,075 mol
Gọi x là số mol Al phản ứng.
8Al + 3Fe3O4 → 9Fe + 4Al2O3
x →
=> nAl dư =0,4 - x
nFe =
Al + 3HCl → AlCl3 + H2
Fe + 2HCl → FeCl2+ H2
=> nH2 = + = 0,24
=> x = 0,16
=> H = = 80%
Câu 9. Hòa tan hoàn toàn 25,6 gam hỗn hợp A gồm Cu và Fe2O3 vào dung dịch HNO3 2M (dư 20% so với lượng cần phản ứng) thu được dung dịch B và 2,24 lít NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Thành phần phần trăm khối lượng Fe2O3 trong dung dịch A là:
A. 62,5%
B. 37.5%
C. 40%
D. 60%.
Lời giải:
Phương trình phản ứng
(1) 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
(2) Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
nNO= = 0,1 mol
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
2nCu = 3nNO => nCu = 1,5nNO = 1,5.0,1 = 0,15 mol
=> mFe2O3 = mhỗn hợp – mCu = 25,6 – 0,15.64 = 16 gam
=> nFe2O3 = = 0,1 mol
=> %mFe2O3 = ().100% = 62,5%
Câu 10. Cho bột Fe vào dung dịch AgNO3 dư, sau khi kết thúc thí nghiệm thu được dung dịch X gồm:
A. Fe(NO3)2, H2O
B. Fe(NO3)2, AgNO3
C. Fe(NO3)3, AgNO3
D. Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, AgNO3
Lời giải:
Phương trình phản ứng hóa học
2AgNO3 + Fe → 2Ag + Fe(NO3)2
AgNO3 + Fe(NO3)2→ Ag + Fe(NO3)3
Câu 11. Nhận định đúng về phản ứng điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm bằng phản ứng
NaNO3 + H2SO4 → HNO3 + NaHSO4.
A. có thể dùng axit sunfuric loãng.
B. có thể thay thế natri nitrat bằng kali nitrat.
C. axit nitric thu được ở dạng lỏng không cần làm lạnh.
D. đây là phản ứng oxi hóa khử.
Lời giải:
A sai vì không thể dùng axit sunfuric loãng.
B đúng vì có thể thay thế natri nitrat bằng kali nitrat.
C sai vì axit nitric dễ bay hơi nên thu được hơi HNO3.
D sai vì đây là phản ứng trao đổi vì không làm thay đổi số oxi hóa.
Câu 12. Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp Al(NO3)3 và Fe(NO3)2 thu được 47,3 gam chất rắn Y. Hòa tan Y trong dung dịch NaOH thấy có 0,3 mol NaOH phản ứng. Khối lượng hỗn hợp muối là
A. 88,8.
B. 135,9.
C. 139,2.
D. 69,6.
Lời giải:
Xác định thành phần chất Y
2Fe(NO3)2→ Fe2O3 + 4NO2 + 0,5O2
4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
⟹ Chất rắn Y gồm Fe2O3 và Al2O3
Tính nFe2O3và nAl2O3
Khi cho Y vào NaOH thì chỉ có Al2O3 phản ứng
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O.
0,3 → 0,15
⟹ mAl2O3 = 102.0,15 = 15,3 gam
⟹ mFe2O3 = mchất rắn - mAl2O3 = 47,3 - 15,3 = 32 gam
⟹ nFe2O3= 0,2 mol
Tính m gam hh Al(NO3)3 và Fe(NO3)2
Bảo toàn nguyên tố Fe ⟹ nFe(NO3)2 = 2nFe2O3 = 0,4 mol ⟹ mFe(NO3)2 = 72 gam
Bảo toàn nguyên tố Al ⟹ nAl(NO3)3 = 2nAl2O3 = 0,3 mol ⟹ mAl(NO3)3 = 63,9 gam
⟹ m = mFe(NO3)2 + mAl(NO3)3= 135,9 gam.
Câu 13. Cho Na2O vào dung dịch muối X, thu được kết tủa màu trắng. Muối X là chất nào sau đây?
A. NaCl.
B. FeCl3.
C. CuCl2.
D. MgCl2.
Lời giải:
Khi cho Na2O vào nước có phản ứng sau: Na2O + H2O → NaOH
A. NaCl không phản ứng với NaOH
B. FeCl3 tác dụng với NaOH sinh ta kết tủa màu nâu đỏ:
FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3↓ + 3NaCl
C. CuCl2 tác dụng với NaOH sinh ra kết tủa màu xanh lam:
CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl
D. MgCl2 tác dụng với NaOH sinh ra kết tủa màu trắng:
MgCl2+ 2NaOH → Mg(OH)2↓ + 2NaCl
Câu 14. Cho từng chất: Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3 lần lượt phản ứng với HNO3 đặc, nóng. Số phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử là
A. 5
B. 6
C. 7
D. 8
Lời giải:
phản ứng oxi hóa khử xảy ra khi Fe trong hợp chất chưa đạt số oxi hóa tối đa
=> các chất thỏa mãn là: Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe3O4, Fe(NO3)2, FeSO4, FeCO3
Câu 15. Hòa tan hoàn toàn m gam Fe3O4 vào dung dịch HNO3 loãng dư, tất cả lượng khí NO thu được được đem oxi hóa thành NO2 rồi sục vào nước cùng dòng khí O2 để chuyển hết thành HNO3. Cho biết thể tích oxi đã tham gia quá trình trên là 3,36 lít. Khối lượng m là:
A. 139,2
B. 13,92
C. 1,392
D. 1392
Lời giải:
Các phản ứng xảy ra:
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
NO + O2 → NO2
2NO2 + O2 + H2O → 2HNO3
Trong toàn bộ quá trình, chỉ có nguyên tố Fe và O thay đổi số oxi hóa (nguyên tố N không có sự thay đổi số oxi hóa). Do đó ta có các quá trình nhường và nhận electron như sau:
Câu 16. Hòa tan Fe3O4 vào dung dịch H2SO4 (loãng, dư), thu được dung dịch X. Cho dãy các chất: KMnO4, Cl2, NaOH, Na2CO3, CuSO4, Cu, KNO3. Số chất trong dãy tác dụng được với X là:
A. 4
B. 5
C. 6
D. 7
Lời giải:
- Dung dịch X chứa Fe2+, Fe3+, H+ dư, .
Các chất phản ứng được với dung dịch X là: KMnO4, Cl2, NaOH, Na2CO3, Cu, KNO3
Xem thêm các phương trình hóa học khác:
Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O | Fe3O4 ra Fe2(SO4)3
Fe3O4 + H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O | Fe3O4 ra Fe2(SO4)3
Fe3O4 + HCl → FeCl3 + FeCl2 + H2O | Fe3O4 ra FeCl3
