Phản ứng hóa học trong đó sắt (Fe) phản ứng với axit nitric (HNO3) để tạo ra nitrat sắt (III) (Fe(NO3)3), nitơ oxit (NO) và nước (H2O) được gọi là phản ứng Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O.
Mục lục bài viết
1. Phương trình phản ứng Fe HNO3 loãng:
Trong phản ứng Fe HNO3 loãng, Fe tác dụng với HNO3 để tạo thành Fe(NO3)3, NO và H2O. Phương trình phản ứng được biểu diễn như sau:
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Trong đó, Fe là ký hiệu hóa học của sắt, HNO3 là ký hiệu hóa học của axit nitric, Fe(NO3)3 là ký hiệu hóa học của muối sắt(III) nitrat, NO là ký hiệu hóa học của khí nitơ monooxit và H2O là ký hiệu hóa học của nước.
2. Cách cân bằng phương trình Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O:
– Để cân bằng phương trình Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O, ta cần xác định số oxi hóa của các nguyên tố thay đổi. Trong trường hợp này, sắt có số oxi hóa ban đầu là 0, và sau khi phản ứng, sắt có số oxi hóa là +3. Nitơ trong axit nitric có số oxi hóa ban đầu là +5, và sau khi phản ứng, nitơ có số oxi hóa là +2.
– Với phương trình Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O, ta có:
Fe0 + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3+ N+2O + H2O
Suy ra phương trình:
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
– Điều kiện xảy ra: Phản ứng giữa sắt và axit nitric xảy ra khi HNO3 được sử dụng ở nồng độ loãng.
3. Cách tiến hành phản ứng cho Fe tác dụng HNO3 và hiện tượng:
– Để tiến hành phản ứng cho Fe tác dụng HNO3, ta cần cho Fe (sắt) tác dụng với dung dịch axit nitric HNO3. Cách thực hiện phản ứng này là cho sắt vào trong dung dịch axit nitric loãng và đun nóng.
– Khi sắt tác dụng với HNO3 loãng, các nguyên tố trong sắt bị oxy hóa và hình thành muối sắt(III) nitrat cùng với khí nitơ monooxit NO và nước H2O. Trong quá trình phản ứng, sắt sẽ tan dần tạo thành dung dịch muối và khí nitơ monooxit sẽ thải ra khỏi dung dịch, tạo thành một khói màu nâu trong không khí.
4. Tính chất hóa học cơ bản của sắt (Fe):
– Sắt là một kim loại có khả năng tác dụng với nhiều phi kim. Với oxi, sắt tạo thành hợp chất Fe3O4. Với clo, sắt tạo thành hợp chất FeCl3. Với lưu huỳnh, sắt tạo thành hợp chất FeS. Ngoài ra, sắt còn có khả năng phản ứng với nhiều phi kim khác.
– Sắt tác dụng với nhiều loại axit khác nhau. Với axit clohydric HCl, phản ứng xảy ra theo phương trình Fe + 2HCl → FeCl2 + H2. Với axit sunfuric H2SO4 đặc, nóng và axit nitric HNO3 đặc, phản ứng xảy ra theo phương trình 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O, Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O và Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 ↑ + 3H2O. Tuy nhiên, sắt không tác dụng với axit sunfuric H2SO4 đặc nguội và axit nitric HNO3 đặc nguội.
– Sắt có khả năng đẩy được các kim loại yếu hơn ra khỏi dung dịch muối. Ví dụ, sắt tác dụng với CuSO4 sẽ tạo ra phản ứng Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu, trong đó sắt đẩy đồng ra khỏi dung dịch. Sắt cũng có thể tác dụng với AgNO3 theo phản ứng Fe + AgNO3 → Fe(NO3)2 + Ag.
5. Bài tập vận dụng liên quan và lời giải:
Câu 1. Hoà tan m gam hỗn hợp gồm Al, Fe vào dung dịch H2SO4 loãng (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH)2 (dư) vào dung dịch X, thu được kết tủa Y. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được chất rắn Z là:
A. hỗn hợp gồm Al2O3 và Fe2O3
B. hỗn hợp gồm BaSO4 và Fe2O3
C. hỗn hợp gồm BaSO4 và FeO
D. Fe2O3
Hướng dẫn giải
Đáp án
Phương trình phản ứng hóa học
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Dung dịch X gồm Al2(SO4)3 và FeSO4 + Ba(OH)2
Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → BaSO4↓ + Al(OH)3↓
Ba(OH)2 + Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + H2O
Ba(OH)2 + FeSO4 → Fe(OH)2↓ + BaSO4↓
Nung kết tủa Y được Fe2O3 và BaSO4
Câu 2. Cho 11,2 gam Fe tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 loãng dư, sau phản ứng thu được V lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của V là:
A. 6,72 lít
B. 2,24 lít
C. 3,36 lít
D. 4,48 lít
Hướng dẫn giải
Đáp án D: Số mol của sắt bằng: nFe = 0,2 mol.Fe + 4HNO3→ Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O => nNO = 0,2 => VNO = 0,2.22,4 = 4,48 lít
Câu 3. Tính chất vật lý nào dưới đây là của sắt:
A. Sắt có màu vàng nâu, nhẹ, có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt kém.
B. Sắt có màu trắng bạc, nặng, có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt
C. Sắt có màu trắng xám, nặng, có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt
D. Sắt có màu trắng xám, nhẹ, có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
Hướng dẫn giải
Đáp án C
Tính chất vật lý nào dưới đây là của sắt:
C. Sắt có màu trắng xám, nặng, có ánh kim, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt
Câu 4. Hoà tan m gam hỗn hợp gồm Al, Fe vào dung dịch H2SO4 loãng (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH)2 (dư) vào dung dịch X, thu được kết tủa Y. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được chất rắn Z là:
A. hỗn hợp gồm Al2O3 và Fe2O3
B. hỗn hợp gồm BaSO4 và Fe2O3
C. hỗn hợp gồm BaSO4 và FeO
D. Fe2O3
Hướng dẫn giải
Đáp án B
Phương trình phản ứng hóa học
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Dung dịch X gồm Al2(SO4)3 và FeSO4 + Ba(OH)2
Ba(OH)2 + Al2(SO4)3 → BaSO4↓ + Al(OH)3↓
Ba(OH)2 + Al(OH)3 → Ba(AlO2)2 + H2O
Ba(OH)2 + FeSO4 → Fe(OH)2↓ + BaSO4↓
Nung kết tủa Y được Fe2O3 và BaSO4
Câu 5. Biết A là oxit, B là muối, C và D là kim loại. Cho các phản ứng sau:
a) A + HCl → 2 muối + H2O
b) B + NaOH → 2 muối + H2O
c) C + muối → 1 muối
d) D + muối → 2 muối
Các chất A, B, C, D có thể là
A. Fe3O4, CaCO3, Fe, Cu.
B. Fe3O4, CaCO3, Cu, Fe.
C. Fe2O3, Ca(HCO3)2, Fe, Cu.
D. Fe3O4, Ca(HCO3)2, Fe, Cu.
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Phương trình phản ứng xảy ra
a) Fe3O4 (A) + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
b) Ca(HCO3)2 (B) + NaOH → CaCO3 + Na2CO3+ 2H2O
c) Fe (C) + 2FeCl3 → 3FeCl2
d) Cu (D) + 2FeCl3 → CuCl2+ 2FeCl2
Câu 6. Nhận định nào sau đây là sai?
A. HNO3 phản ứng với tất cả bazơ.
B. HNO3 (loãng, đặc, nóng) phản ứng với hầu hết kim loại trừ Au, Pt.
C. Tất cả các muối amoni khi nhiệt phân đều tạo khí amoniac.
D. Hỗn hợp muối nitrat và hợp chất hữu cơ nóng chảy có thể bốc cháy.
Hướng dẫn giải
Đáp án C
C. Tất cả các muối amoni khi nhiệt phân đều tạo khí amoniac.
Câu 7. Dung dịch của chất X làm quỳ tím hóa đỏ, dung dịch của chất Y làm quỳ tím hóa xanh. Trộn lẫn dung dịch X của hai chất lại thì xuất hiện kết tủa. Vậy X và Y có thể lần lượt là
A. H2SO4 và Ba(OH)2.
B. H2SO4 và KOH.
C. KHSO4 và BaCl2.
D. HCl và K2CO3.
Hướng dẫn giải
Đáp án A
Dung dịch chất X làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ => dung dịch X có môi trường axit
Dung dich chất Y làm quỳ tím hóa xanh => dung dịch Y có môi trường bazo
Trộn X với Y có kết tủa
=> X là H2SO4 và Y là Ba(OH)2
Phương trình phản ứng minh họa
H2SO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + 2H2O
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. FeO + dung dịch HNO3
D. FeS + dung dịch HNO3
Hướng dẫn giải
Đáp án B:
A. Fe + dung dịch AgNO3dư => loại vì
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2+ 2Ag
Fe(NO3)2 + AgNO3 dư → Fe(NO3)3 + Ag
B. Fe + dung dịch Cu(NO3)2
Fe + Cu(NO3)2 → Cu + Fe(NO3)2
C. FeO + dung dịch HNO3
3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
D. FeS + dung dịch HNO3
FeS + 12HNO3 → 9NO2 + Fe(NO3)3 + 5H2O + H2SO4
Câu 9. Chỉ sử dụng dung dịch HNO3 loãng, có thể nhận biết được bao nhiêu chất rắn riêng biệt sau: MgCO3, Fe3O4, CuO, Al2O3?
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
Hướng dẫn giải
Đáp án D
Dùng HNO3 có thể nhận biết được cả 4 chất.
Chất rắn tan dần, có khí không màu thoát ra → MgCO3
MgCO3 + 2HNO3 → Mg(NO3)2 + CO2 ↑ + H2O
+ Chất rắn tan dần, thoát ra khí không màu hóa nâu trong không khí, dung dịch thu được màu vàng nâu → Fe3O4
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 (vàng nâu) + NO + 14H2O
2NO (không màu) + O2 → 2NO2 (nâu đỏ)
Chất rắn tan dần, sau phản ứng thu được dung dịch màu xanh
CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 (xanh) + H2O
Chất rắn tan dần, sau phản ứng thu được dung dịch không màu
Al2O3 + 6HNO3 → 2Al(NO3)3(không màu) + 3H2O
Câu 10. Trong các phản ứng sau, phản ứng nào HNO3 không đóng vai trò chất oxi hóa?
A. ZnS + HNO3(đặc nóng)
B. Fe2O3 + HNO3(đặc nóng)
C. FeSO4 + HNO3(loãng)
D. Cu + HNO3(đặc nóng)
Hướng dẫn giải
Đáp án B:
Phương trình phản ứng xảy ra
A. ZnS + HNO3 (đặc nóng)
ZnS + 8HNO3 → 6NO2 + Zn(NO3)2 + 4H2O + SO2
B. Fe2O3 + HNO3 (đặc nóng)
Fe2O3+ 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
C. FeSO4 + HNO3(loãng)
FeSO4 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4+ NO2 + H2O
D. Cu + HNO3 (đặc nóng)
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
