Phương trình phản ứng hóa học: Fe2O3 + CO → Fe + CO2

1. Phương trình phản ứng giữa Fe2O3 và CO:

Fe2O3 + CO → Fe + CO2

– Điều kiện phương trình phản ứng xảy ra giữa CO và Fe2O3

Điều kiện để xảy ra phản ứng trên khi Nhiệt độ cao: 700 – 800oC

Ở nhiệt độ cao, Fe2O3 bị CO hoặc H2 khử thành Fe

Lưu ý: Ở nhiệt độ khác nhau sẽ cho sản phẩm khử khác nhau:

3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2

Fe2O3 + CO 2FeO + CO2

2. Tìm hiểu về Fe2O3 và CO:

2.1. Tìm hiểu về Fe2O3:

a.Khái niệm:

– Sắt (III) oxit (Fe2O3) là một oxit bazơ.

Sắt(III) oxit (công thức Fe2O3) là một oxit của sắt. Nó có khối lượng mol là 159,6922 g/mol, hệ số giãn nở ban đêm là 12,5×10−6/℃, nhiệt độ nóng chảy là 1565℃.

– Về mặt hoá học sắt oxit cũng thuộc nhóm oxit lưỡng tính như nhôm oxit. Fe2O3 không phải là oxit dễ nóng chảy mà là oxit khó nóng chảy. Fe2O3 là dạng oxit sắt phổ biến nhất trong tự nhiên. Nó cũng có thể được lấy từ đất sét đỏ.

b.Tính chất vật lý:

Fe2O3 là chất rắn màu nâu đỏ, không tan trong nước.

c.Tính chất hóa học:

*Tính oxit bazơ

– Fe2O3 phản ứng với dung dịch axit tạo dung dịch bazơ tạo dung dịch muối và nước.

Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O

Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O

Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O

*Quá trình oxy hóa

– Fe2O3 là chất oxi hóa khi phản ứng với chất khử mạnh ở nhiệt độ cao như: H2, CO, Al:

Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O (Nâng cao: lớn)

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (Thuật ngữ: lớn)

Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe (Nâng cao: to)

*Ở nhiệt độ cao, Fe2O3 bị CO hoặc H2 khử thành Fe.

(Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O (Thuật ngữ: lớn)

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (Thuật ngữ: lớn)

*Phản ứng nhiệt độ:

Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe (Nâng cao: to)

​d.Ứng dụng:

– Fe2O3 có vai trò rất quan trọng trong việc tạo màu cho men sứ và giúp khử men sứ.

Hợp chất sắt là chất tạo màu phổ biến nhất trong công nghiệp. Sắt có thể biểu thị sự khác biệt giữa tính chất môi trường lò, nhiệt độ nung, thời gian nung và sở thích theo thành phần hóa học của men. Vì vậy, có thể nói rằng nó là một trong những thành phần thú vị nhất

– Ngoài chức năng tạo màu, bổ sung Fe2O3 vào men giúp khử men (nếu hàm lượng sử dụng nhỏ hơn 2%).

2.2. Tìm hiểu về CO:

a.Khái niệm:

Khí than là khí sinh ra trong quá trình chiếu xạ than. Thành phần chính của nó là carbon monoxide. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ các loại khí khác như hợp chất Nitrogen oxide, Hydrogen Sulfide, Sulphur Dioxide và Marsh Gas, v.v.

Mọi người thường gọi khí là khí carbon oxit. Công thức phân tử là CO, là chất khí không màu, không vị, không mùi.

b. Cấu tạo:

– Công thức phân tử: CO

– Công thức cấu tạo: CAO (trong đó có 1 liên kết kiểu cho – nhận).

– Trong phân tử CO, C có số oxi hóa +2.

c.Tính chất vật lý:

CO là chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí

– Rất ít tan trong nước và rất bền nhiệt.

– Nhiệt độ hóa lỏng: -191,5oC; nhiệt độ hóa rắn -205,2oC

– CO là khí rất độc vì nó kết hợp với huyết sắc tố trong máu tạo thành hợp chất bền làm cho huyết cầu tố mất khả năng vận chuyển O2.

d.Tính chất hóa học của cacbon oxit – CO:

– Phân tử CO có liên kết ba bền nên ở nhiệt độ thường C rất nóng, chỉ tác dụng ở điều kiện nhiệt độ cao.

– CO là oxit trung tính, không tạo được muối → không phản ứng với dung dịch bazơ và axit ở nhiệt độ thường.

* Cacbon oxit là chất khử mạnh.

Làm việc với phi kim loại:

Lưu ý: Phản ứng tỏa nhiệt; CO cháy thành ngọn lửa màu xanh nhạt.

+ Tác dụng với clo:

Khử oxit kim loại:

+ CO khử được oxit của các kim loại sau Al trong dãy phản ứng hóa học của kim loại (xảy ra ở nhiệt độ cao).

*Điều chế:

Điều chế trong công nghiệp

C + H2O CO + H2 (1050oC)

CO2 + C → 2CO (to)

Điều chế trong phòng thí nghiệm

HCOOH → CO + H2O (H2SO4 đặc)

Xác định khí cacbonic

– Tạo màu trắng kết hợp với dung dịch nước thải trong còn lại.

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

e. Ứng dụng của khí CO ( Cacbon Monoxit):

Carbon monoxide là một loại khí công nghiệp có nhiều ứng dụng trong sản xuất hóa chất.

Khí đồng được dùng làm chất phát quang trong công nghiệp

CO được sử dụng trong lĩnh vực luyện kim để sản xuất kim loại trong lò cao.

Các nhà chế biến thực phẩm đã sử dụng carbon monoxide (CO) để xử lý cơ cá nhằm giữ lại màu đỏ của cơ.

Khí CO rất độc và được dùng làm nhiên liệu khí vì khi nóng khí CO cháy trong oxi hoặc trong không khí cho ngọn lửa màu xanh nhạt tỏa nhiều nhiệt.

​g. Triệu chứng khi bị nhiễm độc khí CO:

Ngộ độc carbon monoxide thường bắt đầu với cảm giác thất bại, đầu bị quấn, v.v. Sau đó, bạn có thể cảm thấy buồn nôn, khó thở và sau đó rơi vào trạng thái hôn mê. Nguy hiểm hơn, nếu bị ngộ độc khí CO khi đang ngủ hoặc uống rượu bia, bạn sẽ bị hôn mê từ đó mà không thể phát hiện. Sau đó có thể nín thở và dẫn đến tử vong do không được phát hiện và cấp cứu kịp thời.

Mức độ nghiêm trọng của ngộ độc CO phụ thuộc vào nhiệt độ của chất độc trong không khí cũng như thời gian tiếp xúc. Ngoài ra, chúng còn phụ thuộc vào tình trạng cơ thể, môi trường làm việc, v.v.

Những người như phụ nữ mang thai, nghiện rượu, người mắc bệnh tim mạch, viêm phế quản mãn tính, hen suyễn, thiếu máu, suy dinh dưỡng, sức đề kháng kém… là những đối tượng có thể mắc phải. quan trọng. Cần đề phòng khi đến những nơi có thể xuất hiện khí độc này.

3. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1. Khi chúng ta Khử hoàn toàn 4,8 gam Fe2O3 bằng CO dư ở nhiệt độ cao. Khối lượng Fe thu được sau phản ứng là bao nhiêu:

A. 2,52 gam

B. 1,44 gam

C. 1,68 gam

D. 3,36 gam

Xem đáp án

Đáp án D

Giải thích: Ta có: n(Fe2O3) = 0,03

BTNT (Fe): n(Fe) = 2 n(Fe2O3) = 0,06 mol → m = 3,36 (g)

Câu 2. Khi Cho khí CO đi qua ống sứ chứa 16 gam Fe2O3 đun nóng, sau phản ứng thu được hỗn hợp rắn X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Hòa tan hoàn toàn X bằng H2SO4 đặc, nóng bằng dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y, khối lượng muối khan thu được bằng bao nhiêu:

A. 20 gam

B. 32 gam

C. 40 gam

D. 48 gam

Xem đáp án

Đáp án D

Giải thích: Ta có sơ đồ phản ứng

CO + Fe2O3 → Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 + H2SO4 đặc → Fe2(SO4)3

Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: nFe2(SO4)3= nFe2O3= 16/160 = 0,1 mol

→mFe2(SO4)3= 0,1.400 = 40 gam

Câu 3. Quá trình khử Fe2O3 bằng CO trong lò cao, ở nhiệt độ khoảng 500 – 6000C, có sản phẩm chính thu được là:

A. Fe.

B. FeO.

C. Fe3O4

D. Fe2O3.

Xem đáp án

Giải thích: Đáp án B

Câu 4. Chất nào dưới đây khí phản ứng với dung dịch HNO3 đặc nóng sẽ không sinh ra khí?

A. FeO

B. Fe3O4

C. Fe2O3

D. Fe(OH)2

Xem đáp án

Giải thích: đáp án C

Câu 5. Cách nào dưới đây có thể dùng để điều chế FeO?

A. Dùng CO khử Fe2O3 ở 500°C.

B. Nhiệt phân Fe(OH)2 trong không khí.

C. Nhiệt phân Fe(NO3)2

D. Đốt cháy FeS trong oxi.

Xem đáp án

Giải thích: Đáp án A

Câu 6: Cân bằng các phương trình hóa học cơ bản sau:

1. P + O2P2O5

2. Na + O2 Na2O

3. Al2(SO4)3 + Ba(NO3)2 → Al(NO3)3 + BaSO4↓

Hướng dẫn giải bài:

1. P + O2 → P2O5

Với bài tập này, ta áp dụng theo các bước sau:

Bước 1: Cân bằng Oxi theo phương pháp chẵn lẻ:

– Số Oxi ở vế phải là số lẻ, nên ta nhân 2 vào phân tử P2O5, để số nguyên tử Oxi ở 2 vế bằng nhau, ta nhân 5 vào phân tử Oxi ở vế trái. Đạt được cân bằng Oxi.

Bước 2: Cân bằng nguyên tố còn lại – cân bằng P:

Nhân 4 vào nguyên tố P ở vế phải, hoàn thành PTHH như sau:

4P + 5O2 → 2P2O5

2. Na + O2 Na2O

Áp dụng các bước sau:

Bước 1: Cân bằng khí Oxi

– Nhân 2 vào trước phân tử Na2O ở vế phải để số Oxi ở 2 vế bằng nhau.

Bước 2: Cân bằng Natri:

– Đối với kim loại Natri, ta nhân 4 trước nguyên tử Natri ở vế phải nhằm bảo toàn Natri ở hai vế.

Bước 3: Hoàn thành PTHH:

4Na + O2 2Na2O

3. Al2(SO4)3 + Ba(NO3)2 → Al(NO3)3 + BaSO4↓

Với bài tập này, ta áp dụng phương pháp đại số:

Bước 1: Đặt ẩn cho các hệ số trên:

aAl2(SO4)3 + bBa(NO3)2 → cAl(NO3)3 + dBaSO4↓

Bước 2: Cân bằng các hệ số dưới dạng các hệ phương trình chứa ẩn theo định luật bảo toàn khối lượng ta được :

– Xét nguyên tử Al, ta có: 2a = c (1)

– Xét nhóm SO4, ta có: 3a = d (2)

– Xét nguyên tử Ba, ta có: b = d (3)

– Xét nhóm NO3, ta có: 2b =3c (4)

Bước 3: Giải hệ phương trình vừa lập ở trên và tìm các hệ số:

Chọn c =2. Từ (1), (2), (4) ta tìm được: a = = 1; b = = 3; d = 3a= 3

Bước 4: Thay các hệ số vừa tìm được vào phương trình ban đầu, ta được một phương trình hóa học đã cân bằng dưới đây.

Al2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 → 2Al(NO3)3 + 3BaSO4↓