Phản ứng: Fe3O4 + H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O

1. Phương trình phản ứng Fe3O4 tác dụng với H2SO4 (loãng):

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

Điều kiện phản ứng của FE3O4 tác dụng với H2SO4 (loãng): Nhiệt độ

Hiện tượng nhận biết phản ứng Fe₃O₄ ra Fe₂(SO₄)₃: Chất rắn màu nâu đen Sắt III oxit (Fe₃O₄) tan dần.

2. Bản chất của các chất tham gia phản ứng Fe3O4 tác dụng với H2SO4 (loãng):

Thứ nhất, bản chất của Fe₃O₄ (Sắt từ oxit). Oxit sắt từ là một oxit bazơ tác dụng với dung dịch axit như H₂SO₄ loãng, HCl tạo thành hỗn hợp giữa muối sắt (II) và sắt (III).

Thứ hai, Bản chất của H₂SO₄ (Axit sunfuric). Dung dịch H₂SO₄ tác dụng với oxit bazơ sản phẩm tạo thành là muối mới và nước.

3. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của Fe₃O₄:

Fe₃O₄ là hỗn hợp của hai oxit FeO và Fe₂O₃ với tỉ lệ 1:1.

Công thức phân tử: Fe₃O₄ (Sắt từ oxit.

Phân tử khối: 232 g / mol

Thứ nhất, tính chất vật lý của Fe₃O₄: Là chất rắn, có màu đen, không tan trong nước, có nhiều ở trong quặng manhetit và có từ tính.

Thứ hai, tính chất hóa hoạc của Fe₃O₄: 

– Tính oxit bazơ: Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch axit như HCl, H2SO4 loãng sản phẩm tạo thành hỗn hợp muối sắt (II) và sắt (III).

Phương trình:   Fe₃O₄ + 8HCl → 2FeCl₃ + FeCl₂ + 4H₂O

Phương trình:  Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ loãng → Fe₂(SO₄)₃ + FeSO₄ + 4H₂O

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

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

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

Phương trình:    Fe₃O₄ + 4H₂  3Fe + 4H₂O

Phương trình:    Fe₃O₄+ 4CO   3Fe + 4CO₂

Phương trình:    3 Fe₃O₄ + 8Al   4Al₂O₃ + 9Fe

4. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của H₂SO₄:

Định nghĩa: Axit sunfuric (H₂SO₄)  đây là một loại axit vô cơ trong đó có các nguyên tố đó như sau: S, O và H.

H₂SO₄ là hóa chất lỏng tồn tại dưới dạng trong suốt không có màu, không có mùi, không bị bay hơi, sánh, hòa tan được ở trong nước và có một phản ứng hóa học tỏa nhiệt cao. Loại axit chủ yếu được sử dụng ở trong các ngành công nghiệp để làm chất xúc tác trong phản ứng hóa học.

Axit sunfuric có công thức hóa học là H2SO4.

Công thức phân tử là : H₂SO₄

Axit sunfuric (H₂SO₄) còn được biết đến với tên gọi là dầu Sulfate và Hydro sulfate.

4.1. Tính chất vật lý của H₂SO₄:

H₂SO₄ là chất tồn tại dưới dạng lỏng, có hơi nhớt, nặng hơn so với nước, đây là loại chất rất khó bị bay hơi và tan vô hạn khi ở trong nước.

H₂SO₄ đặc thường có đặc tính hút nước mạnh và tỏa ra nhiều nhiệt, do đó khi pha loãng Axit sunfuric cần phải cho từ từ axit đặc vào trong nước mà không được phép làm ngược lại, bởi vì khi H₂SO₄ bắn lên có thể sẽ bị bỏng. 

Axit sunfuric (H₂SO₄) còn có khả năng làm than hóa các hợp chất hữu cơ.

4.2. Tính chất hóa học của H₂SO₄:

H₂SO₄ có tính axit rất mạnh và có tính bào mòn  cũng rất đáng kể. Axit Sunfuric có thể gây ra nguy hiểm cho bất cứ thứ gì chạm vào nó nếu có đủ nồng độ nhất định.

Do Axit Sunfuric có độ biến động tương đối thấp do đó khi điều chế các loại Acid sẽ dễ bị bay hơi. Do đặc tính háo nước nên Axit Sunfuric còn được sử dụng để làm khô các loại khí không có phản ứng với axit.

Tính Axit của H₂SO₄ có thể làm giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

Axit Sunfuric tồn tại dưới hai loại đó: axit đặc và axit loãng.

a, Tính chất hóa học của H₂SO₄ đặc

Trong H2SO4, nguyên tố lưu huỳnh (S) có mức oxi hóa là +6 là cao nhất của nguyên tố này. Do đó, Axit Sunfuric đặc có tính axit mạnh, có tính oxi hóa và có tính háo nước mạnh.

– Do tính Axit mạnh, nên H2SO4 tác dụng được với hầu hết các loại kim loại (trừ Au và Pt). Axit Sunfuric đặc, nóng tác dụng với kim loại sản phẩm tạo thành muối kim loại có hóa trị cao, nước và SO2 (H2S, S ).

Phương trình: 2Al +H2SO4 đặc nóng   → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Phương trình: Cu + H2SO4đặc nóng → CuSO4 + SO2 + 2H2O

Phương trình: 2Fe +H2SO4đặc nóng   → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Phương trình: 3Cr + 4H2SO4đặc nóng  → 3CrSO4 + 4H2O + S

Khi Axit Sunfuric đặc nguội sẽ bị thụ động hoá với nhôm (Al), sắt (Fe) và Crom (Cr) do đó không thể tạo ra được phản ứng.

– Axit Sunfuric đặc tác dụng với phi kim sản phẩm tạo thành oxit phi kim, nước và khí SO2

Phương trình: S +2H2SO4đặc nóng → 3SO2 + 2H2O

– Axit Sunfuric đặc nóng tác dụng với các chất khử khác sản phẩm tạo thành muối, nước và khí SO2

Phương trình: H2SO4đặc nóng + 8HI → H2S + 4I2 + 4H2O

– Axit Sunfuric đặc có tính háo nước: Cho dung dịch H2SO4 đặc vào trong lọ đựng đường. Quan sát hiện tượng xảy ra ta thấy đường hóa thành màu đen và sôi trào.

Phương trình: C12H22O11 + H2SO4 → 12C + H2SO4 .11H2O

b, Tính chất hóa học của H2SO4 loãng

Axit Sunfuric khi ở dạng loãng là một loại Axit mạnh, có đầy đủ các tính chất của một Axit thường hay gặp như sau:

– Tác dụng với quỳ tím làm cho quỳ tím hóa đỏ.

– Tác dụng với Kim loại, Bazơ, Oxit Bazơ và muối tạo thành các chất cần thiết.

– Tác dụng với kim loại đứng trước H trừ PB sản phẩm tạo thành muối Sunfat:

Phương trình: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 bay hơi.

– Tác dụng với Oxit Bazơ sản phẩm tạo thành muối mới và nước:

Phương trình: FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O

– Tác dụng với Bazơ sản phẩm tạo thành muối mới và nước:

Phương trình: H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

Phương trình: H2SO4­ + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

– Tác dụng với Muối sản phẩm tạo thành Axit mới và Muối mới:

Phương trình: Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2↑

Phương trình: H2SO4 + 2KHCO3 → K2SO4 + 2H2O + 2CO2↑

5. Bài tập vận dụng:

Câu 1. Hoà tan oxit sắt từ (Fe₃O₄)  vào dung dịch H₂SO₄ loãng dư, sản phẩm thu được từ phản ứng là dung dịch A. Phát biểu sau đây là sai?

A. Cho dung dịch KOH dư tác dụng với dung dịch A thu được sản phẩm kết tủa để lâu ở ngoài không khí kết tủa có khối lượng tăng lên

B. Dung dịch A tác dụng được với AgNO₃

C. Dung dịch A làm màu thuốc tím bị nhạt

D. Dung dịch A không thể hòa tan được Cu

Đáp án: D

Giải thích:

Phương trình phản ứng: Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ → FeSO₄+ Fe2(SO₄)₃ + 4H₂O

Dung dịch A gồm có 2 muối ion là Fe²⁺ và Fe³⁺.

Fe²⁺ làm nhạt màu thuốc tím và Fe³⁺ hòa tan được Cu:

Phương trình: Cu + 2Fe³⁺ → 2Fe²⁺ + Cu²⁺;

Phương trình: Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ + A

Dung dịch A tác dụng với KOH cho ra 2 sản phẩm kết tủa Fe(OH)₂  và Fe(OH)₃.’

Phương trình:  FeSO₄ + 2KOH → Fe(OH)₂ + K₂SO₄

Phương trình:  Fe₂(SO₄)₃ + KOH → 2Fe(OH)₃ + K₂SO₄

Khi để lâu ngoài không khí Fe(OH)₂ chuyển thành Fe(OH)₃

Phương trình:  Fe(OH)₂ + 1/2O₂ + H₂O → Fe(OH)₃

Câu 2. Chất nào sau đây tác dụng với Fe tạo ra hợp chất Fe(II)?

A. Cl₂

B. dung dịch HNO_{3 loãng} 

C. dung dịch AgNO_{3 dư} 

D. dung dịch HCl đặc

Câu 3. Các chất nào đây khi lấy dư có thể oxi hóa Fe tạo thành Fe (III)?

A. HCl, HNO₃ đặc, nóng, H₂SO₄ đặc, nóng

B. Cl₂, HNO₃ nóng, H₂SO₄ đặc, nóng nguội

C. Bột lưu huỳnh, H₂SO₄ đặc, nóng, HCl

D. Cl₂, AgNO₃, HNO₃ loãng

Câu 4. Hòa tan hoàn toàn 2,8 gam hỗn hợp FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ cần vừa đủ V ml dung dịch HCl 1M , thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch NaOH dư vào dung dịch X thu được kết tủa Y. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 3 gam chất rắn. Tính V?

A. 87,5ml

B. 165ml

C. 60,5ml

D. 205ml

Câu 5. Luyện thép từ gang có nguyên tắc là gì?

A. Sử dụng O₂ oxi hóa các tạp chất như sau: C, Si, P, S, Mn,.. trong gang để từ đó thu được thép.

B. Sử dụng chất khử CO khử oxit sắt tạo thành sắt ở nhiệt độ cao

C. Sử dụng CaO hoặc CaCO₃ để khử tạp chất Si, P, S, Mn,.. trong gang để từ đó thu được thép.

D. Tăng hàm lượng cacbon trong gang để từ đó thu được thép