Phản ứng Fe + HNO3 loãng ra N2O 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 Fe có lời giải, mời các bạn đón xem:
8Fe + 30HNO3 loãng → 8Fe(NO3)3 + 3N2O + 15H2O
1. Phương trình hoá học của phản ứng Fe tác dụng với HNO3 ra N2O
8Fe + 30HNO3 → 8Fe(NO3)3 + 3N2O + 15H2O
2. Cách lập phương trình hoá học của phản ứng Fe tác dụng với HNO3 ra N2O
Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:
Fe0+HN+5O3→Fe+3NO33+N+12O +H2O
Chất khử: Fe; chất oxi hoá: HNO3.
Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử
– Quá trình oxi hoá: Fe0→Fe+3+3e
– Quá trình khử: 2N+5+ 8e→ 2N+1
Chú ý: Nhân luôn 2 vào quá trình khử do trong N2O có 2 nguyên tử N.
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá
8×3×Fe0→Fe+3+3e2N+5 + 8e → 2 N+1
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.
8Fe + 30HNO3 → 8Fe(NO3)3 + 3N2O + 15H2O
3. Điều kiện để Fe tác dụng với HNO3
Phản ứng giữa sắt và HNO3 loãng diễn ra ngay điều kiện thường.
Chú ý: Sắt không tác dụng với HNO3 đặc, nguội.
4. Mở rộng kiến thức về sắt (Fe)
4.1. Vị trí trong bảng tuần hoàn và cấu hình electron nguyên tử
– Sắt (Fe) thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB của bảng tuần hoàn.
– Cấu hình electron nguyên tử: 1s22s22p63s23p63d64s2 có thể viết gọn là [Ar]3d64s2.
– Nguyên tử sắt dễ dàng nhường 2e ở phân lớp 4s trở thành ion Fe2+ và có thể nhường thêm 1e ở phân lớp 3d trở thành Fe3+.
4.2. Tính chất vật lí
– Sắt là kim loại màu trắng, hơi xám, có khối lượng riêng lớn (D = 7,9 g/cm3), nóng chảy ở 1540oC.
– Sắt có tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt. Khác với các kim loại khác, sắt có tính nhiễm từ.
4.3. Tính chất hóa học
Sắt là kim loại có tính khử trung bình. Khi tác dụng với chất oxi hóa yếu, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +2.
Fe → Fe+2+ 2e
Với chất oxi hóa mạnh, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +3.
Fe → Fe+3 + 3e
a. Tác dụng với phi kim
Ở nhiệt độ cao, sắt khử nguyên tử phi kim thành ion âm và bị oxi hóa đến số oxi hóa +2 hoặc +3.
+ Tác dụng với lưu huỳnh: Fe0 + S0→toFe+2S−2
+ Tác dụng với oxi: 3Fe + 2O20→toFe3O−24
+ Tác dụng với clo: 2Fe0 + 3Cl20→to2Fe+3Cl−13
b. Tác dụng với axit
– Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng, Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +2, giải phóng H2. Ví dụ:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
– Với dung dịch HNO3 và H2SO4 đặc nóng, Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +3, và không giải phóng H2. Ví dụ:
Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Chú ý: Fe bị thụ động bởi các axit HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội.
c. Tác dụng với dung dịch muối
Fe có thể khử được ion của các kim loại đứng sau nó trong trong dãy điện hóa của kim loại. Trong các phản ứng này, Fe thường bị oxi hóa đến số oxi hóa +2. Ví dụ:
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Đặc biệt:
Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag
Nếu Ag+ dư, tiếp tục có phản ứng:
Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag
d. Tác dụng với nước
Ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước, nhưng ở nhiệt độ cao, sắt khử hơi nước tạo ra H2 và Fe3O4 hoặc FeO.
3Fe + 4H2O →to<570oC Fe3O4 + 4H2
Fe + H2O →to> 570oCFeO + H2
4.4: Trạng thái tự nhiên
– Sắt chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ hai trong các kim loại (sau nhôm).
– Trong tự nhiên sắt tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất.
– Các quặng sắt quan trọng là:
+ Quặng manhehit (Fe3O4) (hiếm có trong tự nhiên);
+ Quặng hemantit đỏ (Fe2O3)
+ Quặng hematit nâu (Fe2O3.nH2O)
+ Quặng xiderit (FeCO3)
+ Quặng pirit (FeS2).
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 + 10HNO3 loãng → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Xem thêm : H2SO4 là gì? Tính chất, các dạng và ứng dụng của H2SO4
* 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 →t0 H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
C + 4HNO3 →t0CO2 + 4NO2 + 2H2O
5HNO3 + P →t0H3PO4 + 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. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Phản ứng xảy ra khi đốt cháy sắt trong không khí là
A. 3Fe + 2O2 →t0 Fe3O4.
B. 4Fe + 3O2 →t0 2Fe2O3.
C. 2Fe + O2 →t02FeO.
D. Fe + O2 →t0 FeO2.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Đốt cháy sắt trong không khí tạo thành Fe3O4
Câu 2: Kim loại Fe thụ động bởi dung dịch
A. H2SO4 loãng
B. HCl đặc, nguội
C. HNO3 đặc, nguội
D. HCl loãng
Hướng dẫn giải
Đáp án C
Fe thụ động trong dung dịch HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội.
Câu 3: Chất nào dưới đây phản ứng với Fe tạo thành hợp chất Fe(II)?
A. Cl2
B. dung dịch HNO3 loãng
C. dung dịch AgNO3 dư
D. dung dịch HCl đặc
Hướng dẫn giải
Đáp án D
A. 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
B. Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
C. Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
Fe(NO3)2 + AgNO3 dư→ Fe(NO3)3 + Ag
D. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Câu 4: 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 B
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng
mFe + mO = m oxit
→ 2,24 + mO = 3,04
→ mO = 0,8 gam
→ nO = 0,05 mol
Áp dụng bảo toàn nguyên tố
Oxit + HCl → muối clorua + H2O
nHCl = nH (axit) = 2.nH2O = 2.nO = 2.0,05 = 0,1 mol
→ Vdd HCl 2M = 0,12 = 0,05 lít = 50 ml
Câu 5:Để 4,2 gam sắt trong không khí một thời gian thu được 5,32 gam hỗn hợp X gồm sắt và các oxit của nó. Hòa tan hết X bằng dung dịch HNO3, thấy sinh ra 0,448 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Vậy khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch Y làA. 13,5 gam. B. 15,98 gam.
C. 16,6 gam. D. 18,15 gam.
Hướng dẫn giải
Đáp án C
nFe=4,256=0,075 mol;nNO2=0,02 mol;nO=5,32−4,216=0,07mol
Gọi x = nFe2+; y = nFe3+
→x + y = 0,0752x + 3y = 0,07.2 + 0,02.3 →x = 0,025y = 0,05
→ m = mFe(NO3)2+mFe(NO3)3 = 0,025.180 + 0,05.242 = 16,6 gam
Câu 6: Chia bột kim loại X thành 2 phần. Phần một cho tác dụng với Cl2 tạo ra muối Y. Phần hai cho tác dụng với dung dịch HCl tạo ra muối Z. Cho kim loại X tác dụng với muối Y lại thu được muối Z. Kim loại X có thề là
A. Mg. B. Al. C. Zn. D. Fe.
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Kim loại X là Fe
Phần 1: 2Fe (X) + 3Cl2 →t° 2FeCl3 (Y)
Phần 2: Fe (X) + 2HCl → FeCl2 (Z) + H2
Fe (X) + 2FeCl3 (Y) → 3FeCl2 (Z)
Câu 7: Hoà tan hết cùng một lượng Fe trong dung dịch H2SO4 loãng (dư) và dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thì các thế tích khí sinh ra lần lượt là V1 và V2 (đo ở cùng điều kiện). Liên hệ giữa V1 và V2 là
A. V1 = V2 B. V1 = 2V2
C. V2 = 1,5V1. D. V2 =3V1
Hướng dẫn giải
Đáp án C
Gọi số mol Fe là a mol
Áp dụng định luật bảo toàn số mol electron
Cho Fe vào H2SO4 loãng: 2nH2 = 2nFe
Xem thêm : 11 Fakten zu H3PO4 + NaOH: Reaktion mit mehreren Elementen
→nH2 = nFe = a mol
Cho Fe vào H2SO4 đặc, nóng: 3nFe = 2nSO2
→nSO2 = 1,5nFe = 1,5a mol
Ở cùng điều kiện, tỉ lệ về thể tích cũng là tỉ lệ về số mol
→ V2 = 1,5V1.
Câu 8: Hòa tan 2,24 gam Fe bằng 300 ml dung dịch HCl 0,4 M , thu được dung dịch X và khí H2. Cho dung dịch AgNO3 dư vào X, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) và m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là
A. 18,3. B. 8,61. C. 7,36. D. 9,15.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
nFe = 0,04 mol; nHCl = 0,3.0,4 = 0,12 molFe + 2HCl→FeCl2+H20,04 → 0,08 →0,04 mol
Dung dịch X gồm: HCl dư = 0,12 – 0,08 = 0,04 mol và FeCl2: 0,04 mol
Cho AgNO3 dư vào X có phản ứng:
3Fe2++4H++NO3−→3Fe3++NO+2H2O0,030,04mol
Fe2+ + Ag+ →Ag↓+Fe3+(0,04−0,03) →0,01mol
Ag++Cl−→AgCl↓0,120,12mol
→ m = 0,01.108 + 0,12.143,5 = 18,3 gam.
Câu 9: Cho Fe tác dụng với dd HNO3 đặc, nóng, thu được khí X màu nâu đỏ. Khí X là
A. N2 B. N2O C. NO D. NO2
Hướng dẫn giải
Đáp án D
N2: Khí không màu, nhẹ hơn không khí
N2O: Khí không màu, nặng hơn không khí.
NO: Khí không màu, hóa nâu ngoài không khí.
NO2: Khí màu nâu đỏ
Câu 10: Ngâm một lá kim loại có khối lượng 50g trong dung dịch HCl. Sau khi thu được 336ml H2 (đkc) thì khối lượng lá kim loại giảm 1,68%. Kim loại đó là
A. ZnB. FeC. AlD. Ni
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Khối lượng kim loại phản ứng là:
mKL = 1,68.50100 = 0,84 gam
nH2= 0,336 : 22,4 = 0,015 mol
2M + 2nHCl → 2MCln + nH2
Số mol của M là:
nM = 2n.nH2.2n.0,015= 0,03n mol
→ MM = mMnM = 0,84 : 0,03n = 28n
Với n = 1 → MM = 28 loại
n = 2 → MM = 56 (Fe) Thỏa mãn
n = 3 → MM = 84 loại.
Vậy kim loại cần tìm là Fe
Câu 11: Cho 11,2 gam Fe tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng dư , thu được V lít khí H2 (đktc). Giá trị của V là
A. 2,24 B. 3,36 C. 4,48 D. 6,72
Hướng dẫn giải
Đáp án C
Áp dụng định luật bảo toàn electron:
2.nFe = 2.nH2
→ nH2= nFe = 0,2 mol
→ V = 0,2.22,4 = 4,48 lít
Câu 12: Cho 6 gam Fe vào 100ml dung dịch CuSO4 1M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam hỗn hợp kim loại. Giá trị của m là
A. 7,0 B. 6,8 C. 6,4 D. 12,4
Hướng dẫn giải
Đáp án B
nFe = 6 : 56 = 0,107 mol
nCuSO4= 0,1.1 = 0,1 mol
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
→ Fe còn dư
→ nCu = nFe phản ứng = nCuSO4= 0,1 mol
Khối lượng hỗn hợp kim loại thu được là:
m = 6 – 0,1.56 + 0,1.64 = 6,8 gam
Câu 13: Hòa tan 5,6g Fe bằng dung dịch HNO3 loãng (dư), sinh ra V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc). Giá trị của V làA. 2,24. B. 3,36. C. 4,48. D. 6,72.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Bảo toàn số mol electron
→ 3nFe = 3nNO → nNO = nFe = 0,1 → V = 2,24 lít
Câu 14: 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 C
Đặt công thức phân tử của oxit sắt là FexOy
nFe = 16,8 : 56 = 0,3 mol
nO2= 4,48 : 22,4 = 0,2 mol → nO = 0,2.2 = 0,4 mol
→ x : y = nFe : nO = 0,3 : 0,4 = 3 : 4
→ Công thức phân tử của oxit sắt là: Fe3O4
Câu 15: Cấu hình electron của Fe là:
A. [Ar]3d64s2 B. [Ar]3d8 C. [Ar]4s23d6 D. [Ar]4s2
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Cấu hình electron của Fe là[Ar]3d64s2
Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:
- 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
- 2Fe + 3Br2 → 2FeBr3
- Fe + I2 → FeI2
- 3Fe + 2O2 → Fe3O4
- 3Fe + 2O2 → 2Fe2O3
- 2Fe + O2 → 2FeO
- Fe + S → FeS
- Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
- Fe + 2H2SO4 → FeSO4 + H2
- Fe + H3PO4 → FeHPO4 + H2
- Fe + 2H3PO4 → Fe(H2PO4)2 + H2
- 3Fe + 2H3PO4 → Fe3(PO4)2 + 3H3
- 10Fe + 36HNO3 → 10Fe(NO3)3 + 3N2+ 18H2O
- Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
- 8Fe + 30HNO3 → 8Fe(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
- Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
- 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
- 2Fe + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + S + 2H2O
- 8Fe + 15H2SO4 → 4Fe2(SO4)3 + H2S + 12H2O
- Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
- Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
- Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
- Fe + Pb(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Pb
- Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4
- Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2
- Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2
- Fe + Cu(NO3)2 → Cu + Fe(NO3)2
- Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2
- Fe + H2O → FeO + H2 ↑
- 3Fe + 4H2O → 4H2 ↑ + Fe3O4
- 2Fe + 3H2O2 → 2Fe(OH)3 ↓
- Fe + 8HCl + Fe3O4 → 4FeCl2 + 4H2O
- 2Fe + 3F2 → 2FeF3
- 10Fe + 6KNO3 → 5Fe2O3 + 3K2O + 3N2 ↑
- Fe + 4HCl + KNO3 → 2H2O + KCl + NO ↑ + FeCl3
- Fe + 4HCl + NaNO3→ 2H2O + NaCl + NO ↑ +FeCl3
- Fe + Fe2O3 →3FeO
- Fe + Fe3O4 → 4FeO
- Fe + HgS → FeS + Hg
- 2Fe + 3SO2 →FeSO3 + FeS2O3
- 4Fe + 5O2 + 3Si → Fe2SiO4 + 2FeSiO3
- Fe + 2HBr → H2 ↑ + FeBr2
- Fe + 2NaHSO4 → H2 ↑ + Na2SO4 + FeSO4
Săn SALE shopee tháng 9:
- Đồ dùng học tập giá rẻ
- Sữa dưỡng thể Vaseline chỉ hơn 40k/chai
- Tsubaki 199k/3 chai
- L’Oreal mua 1 tặng 3
Nguồn: https://timgicodo.com
Danh mục: Hóa
