Fe3o4 hno3 loãng cân bằng bằng oxi hóa khử năm 2024
|
Fe3O4 HNO3 → Fe(NO3)3 NO2 H2O là phương trình phản ứng hóa học phức tạp giữa dung dịch Fe3O4 và HNO3, sản phẩm khử sinh ra phụ thuộc vào điện trở của kim loại và nồng độ của dung dịch HNO3. Bài viết này sẽ tổng hợp đầy đủ các lý thuyết và bài tập vận dụng liên quan để các em học tốt môn hóa học. Show
1. Phương trình phản ứng:Cho Fe3O4 phản ứng với dung dịch axit nitric, HNO3 đặc, sau phản ứng thấy có khí (NO2) màu nâu đỏ bay ra. Fe3O4 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 NO2 5H2O Các phản ứng hóa học trên được phân loại như sau: - Phản ứng của kim loại với axit. - Phản ứng oxi hỏa khứ. Phản ứng khi cho Fe3O4 tác dụng với dung dịch HNO3 có nhiều kết quả khác nhau vì sắt là kim loại có nhiều số oxi hóa 2 và 3, ngoài ra nguyên tố nitơ trong axit cũng có nhiều số oxi hóa nên khi chạy phản ứng phụ thuộc vào các điều kiện thao tác khác nhau mà sẽ nhận được kết quả khác nhau. Thông thường các dạng bài tập khi cho Fe3O4 tác dụng với HNO3 ta thường dựa vào cách nhận biết sản phẩm khử trong bài toán là gì thông qua mô tả như: có khí màu nâu bay ra, có khí không màu hóa nâu trong không khí. . . Tuy nhiên, khi phản ứng với axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 thì kim loại Fe bị đẩy lên trạng thái oxi hóa cao nhất là Fe 3 tạo thành Fe(NO3)3. Trong trường hợp này, N 5 trong HNO3 bị khử thành N 4 trong hợp chất NO2. 2. Cách cân bằng phương trình phản ứng:Cân bằng phản ứng bằng phương pháp cân bằng điện tử Bước 1: xác định sự thay đổi số oxi hóa 8/3Fe3O4 HN 5O3 → Fe 3(NO3)3 N 4O2 H2O Bước 2: Viết quá trình trao đổi electron. Quá trình oxy hóa và khử 8/33Fe → 3Fe3 1e N 5 1 → N 4 Bước 3: Đặt hệ số thích hợp Vậy phương trình phản ứng: Fe3O4 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 NO2 5H2O 3. Tính chất của Fe3O4:Fe3O4 là hỗn hợp hai oxit FeO, Fe2O3. Có nhiều trong quặng magnetit, nó có từ tính. – Tính chất vật lí: Là chất rắn, màu đen, không tan trong nước và có tính từ - Tính chất hóa học: Fe3O4 phản ứng với các dung dịch axit như HCl, H2SO4 loãng tạo hỗn hợp muối sắt(II) và sắt(III). Fe3O4 8HCl → 2FeCl3 FeCl2 4H2O Fe3O4 4H2SO4 loãng → Fe2(SO4)3 FeSO4 4H2O Fe3O4 là chất khử khi tác dụng với chất oxi hóa mạnh: 3 Fe3O4 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 KHÔNG 14H2O 2Fe3O4 10H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 SO2↑ 10H2O Fe3O4 là chất oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh ở nhiệt độ cao như: H2, CO, Al: Fe3O4 4H2 Tính chất của oxit sắt từ Fe3O4 3Fe 4H2O Fe3O4 4CO Tính chất của oxit sắt từ Fe3O4 3Fe 4CO2 3 Fe3O4 8Al Tính chất của oxit sắt từ Fe3O4 4Al2O3 9Fe 4. Điều chế và ứng dụng Fe3O4 trong thực tế:Đầu tiên, điều chế: - Trong tự nhiên, oxit manhetit là thành phần của quặng manhetit. – Đốt cháy sắt trong oxi không khí thu được oxit sắt từ: 3Fe 2O2 → Fe3O4 – nung Fe trong hơi nước ở nhiệt độ vàlt; 570°C: 3Fe 4H2O → Fe3O4 4H2 Thứ hai, ứng dụng: - Quặng manhetit có hàm lượng sắt cao nhất được dùng trong công nghiệp luyện thép. Hạt nano Fe3O4 được sử dụng để dán nhãn tế bào và xử lý nước bị ô nhiễm. 5. Tính chất hóa học của HNO3:– HNO3 là một trong những axit mạnh nhất, trong dung dịch loãng phân li hoàn toàn thành ion H và NO3-. HNO3 có đầy đủ các tính chất của một axit như: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng bazơ, oxit bazơ và muối của axit yếu hơn tạo thành muối nitrat. Ví dụ: MgO2HNO3 → Mg(NO3)2H2O Ca(OH)2 2HNO3 → Ca(NO3)2 2H2O BaCO3 2HNO3 → Ba(NO3)2 CO2 H2O Axit nitric là một trong những axit có tính oxi hóa mạnh nhất. Tùy theo nồng độ của axit và độ mạnh của chất khử mà HNO3 có thể bị khử thành các sản phẩm nitơ khác nhau. MỘT. Gia công kim loại: HNO3 phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat, H2O và sản phẩm khử 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,… có thể khử HNO3 loãng thành N2O, N2, NH4NO3. Cu 4HNO3 rắn → Cu(NO3)2 2NO2 2H2O Fe 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 NO 2H2O Pha loãng 4Zn 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 NH4NO3 3H2O * Chú ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong HNO3 đặc, nguội tạo thành màng oxit bền, bảo vệ kim loại khỏi tác dụng của axit. Như vậy có thể dùng Al hoặc Fe để đựng dd HNO3 đặc nguội.
HNO3 có thể oxi hóa được nhiều phi kim như: Chất rắn S 6HNO3 → H2SO4 6NO2(↑) 2H2O (nhiệt độ) C đặc 4HNO3 → 4NO2 2H2O CO2 P đặc 5HNO3 → 5NO2 H2O H3PO4 loãng 3C 4HNO3 → 3CO2 4NO 2H2O so với Hiệu ứng với Hợp chất: HNO3 đặc còn có thể oxi hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông, v.v. bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc. 4HNO3 FeO → Fe(NO3)3NO2 2H2O 4HNO3 FeCO3 → Fe(NO3)3 NO2 2H2O CO2 Fe3O4 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 NO2 5H2O 6. Mọi người cũng hỏiPhản ứng giữa Fe3O4 và HNO3 tạo thành các sản phẩm gì?Trả lời: Phản ứng này tạo ra sản phẩm chính là Fe(NO3)3 (nitrat sắt) và các sản phẩm phụ có thể là NO2 (nitrit nitơ), N2O (oxid nitơ), và H2O (nước). Tại sao phản ứng Fe3O4 và HNO3 xảy ra?Trả lời: Trong phản ứng, HNO3 tác dụng với Fe3O4 (magnetit) bằng cách oxi hóa sắt trong Fe3O4 thành Fe3+ và hình thành các ion nitrat (NO3-) từ HNO3. Quá trình Fe3O4 + HNO3 có ứng dụng gì trong hóa học?Trả lời: Quá trình Fe3O4 + HNO3 là phản ứng oxi-hoá vì trong phản ứng xảy ra việc chất Fe3O4 bị oxi hóa từ trạng thái oxi hóa +2 của sắt trong Fe3O4 lên trạng thái oxi hóa +3 trong Fe(NO3)3. |
