Cân bằng phản ứng sau: FeO + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Cân bằng phản ứng sau: FeO + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
1. Đôi nét về Sắt I oxit FeO * FeO là gì?
- Sắt (II) oxit (FeO) là một loại oxit kiềm hay còn được gọi là oxit bazo. Đây là
một hợp chất hóa học được hình thành từ một nguyên tố sắt (Fe) và một nguyên tử oxi (O).
- Công thức phân tử của sắt (II) oxit là FeO. Trong công thức này, 'Fe' đại
diện cho nguyên tố sắt và 'O' đại diện cho nguyên tử oxi.
- Cấu trúc cấu tạo của sắt (II) oxit là Fe=O. Đây biểu thị mối liên kết giữa
nguyên tố sắt và nguyên tử oxi trong hợp chất này.
* Tính chất vật lý của FeO:
- Sắt (II) oxit (FeO) là một loại chất rắn có màu đen và thường không tồn tại
tự nhiên mà thường được tạo ra trong quá trình sản xuất hoặc tổng hợp.
- FeO không tan trong nước, tức là không hòa tan trong nước để tạo dung dịch.
* Tính chất hóa học của FeO:
- Các hợp chất sắt (II) thực sự có khả năng thể hiện cả tính khử và tính oxi
hóa, nhưng thường được biết đến với tính khử mạnh hơn. Điều này xuất phát
từ việc ion sắt (II), Fe²⁺ , có khả năng dễ dàng nhường một electron để tạo
thành ion sắt (III), Fe³⁺ : Fe²⁺ + 1e → Fe³⁺ .
Điều này làm cho các hợp chất sắt (II) thường có khả năng khử mạnh hơn,
trong đó chất Fe²⁺ thường có xu hướng bị oxy hóa thành chất Fe³⁺ .
- FeO là một oxit bazơ, điều này có nghĩa là nó có khả năng tương tác với
axit để tạo ra muối và hydro (H2): Với axit clohidric (HCl): FeO + 2HCl →
FeCl2 + H2; Với axit sunfuric loãng (H2SO4): FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
- Tuy nhiên, FeO cũng có khả năng thể hiện tính oxi hóa khi tương tác với
các chất khử mạnh như hydro (H2), carbon monoxide (CO) và nhôm (Al), để
tạo thành sắt kim loại (Fe). Ví dụ: 3FeO + 2Al → Al2O3 + 3Fe (điều kiện phản ứng: nhiệt độ)
- FeO cũng thể hiện tính khử khi tương tác với các chất có tính oxi hóa mạnh
như axit nitric loãng (HNO3), axit sulfuric đặc (H2SO4) và oxi (O2),...Ví
dụ: 3FeO + 10HNO3 loãng → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O; hoặc FeO + 4HNO3
đặc,nóng → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
2. Cân bằng phản ứng sau FeO + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
2.1. Cân bằng và phân tích phản ứng
Phản ứng hóa học giữa FeO và H2SO4 là một phản ứng quan trọng trong
lĩnh vực hóa học. Đây là một phản ứng trao đổi, trong đó các hợp chất tham
gia tương tác với nhau để tạo ra các hợp chất mới. Cụ thể, phản ứng này
được biểu diễn bằng phương trình hoá học sau:
2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O Trong phản ứng này:
- Sắt (II) oxit (FeO): Đây là một hợp chất chứa sắt (Fe) và oxi (O). Nó có dạng
bột màu đen và thường không tan trong nước. FeO là một chất khử mạnh, có
khả năng nhường electron để tham gia các phản ứng oxi hóa. Trong phản
ứng này, FeO tương tác với H2SO4 để chuyển đổi thành các sản phẩm mới.
- Axit sulfuric (H2SO4): Đây là một hợp chất hữu cơ quang hóa, thường được
biết đến như axit sulfuric đặc. Nó là một chất lỏng ăn mòn và quan trọng trong
công nghiệp. Trong phản ứng này, H2SO4 cung cấp các ion proton (H+) để
tác động lên các hợp chất khác.
- Sunfat sắt (III) (Fe2(SO4)3): Đây là sản phẩm chính của phản ứng. Nó là
một hợp chất của sắt và sunfua. Fe2(SO4)3 thường có dạng chất rắn màu
nâu đỏ và có khả năng hòa tan trong nước.
- Khí sunfurơ (SO2): Đây là một sản phẩm phụ của phản ứng. SO2 là một khí
không màu và có mùi đặc trưng. Nó thường được tạo ra trong các phản ứng oxi hóa của sulfur.
- Nước (H2O): Đây cũng là một sản phẩm phụ của phản ứng. Nước là chất
lỏng quen thuộc, không màu và không có mùi.
Cân bằng phản ứng thể hiện rằng để tạo ra các sản phẩm mới, cần sử dụng
2 phân tử FeO và 4 phân tử H2SO4. Quá trình này diễn ra thông qua sự
chuyển đổi electron giữa các phân tử và ion.
2.2. Ứng dụng của phản ứng trong đời sống
Phản ứng hóa học giữa sắt (II) oxit (FeO) và axit sulfuric (H2SO4), tạo ra
sunfat sắt (III) (Fe2(SO4)3), khí sunfurơ (SO2) và nước (H2O), có nhiều ứng
dụng thực tiễn trong đời sống và ngành công nghiệp:
- Sản xuất pin điện: Sunfat sắt (III) (Fe2(SO4)3) tạo ra trong phản ứng này
được sử dụng trong việc sản xuất pin điện, đặc biệt là trong các loại pin điện
hóa nikhrom. Các ứng dụng này thường xuất hiện trong nguồn năng lượng
dự phòng và thiết bị yêu cầu khả năng lưu trữ điện dự trữ.
- Xử lý nước thải: Sunfat sắt (III) cũng được sử dụng trong các quá trình xử lý
nước thải và làm sạch nước. Sunfat sắt (III) có khả năng tạo ra kết tủa với
các chất hữu cơ và các ion kim loại nặng trong nước thải, giúp loại bỏ chất
độc hại và cải thiện chất lượng nước.
- Nghiên cứu và giáo dục: Phản ứng này có ý nghĩa trong giáo dục và nghiên
cứu, giúp học sinh và sinh viên hiểu về cơ bản của hóa học và cách các chất
tương tác để tạo ra sản phẩm mới. Đây cũng là một ví dụ cơ bản về phản
ứng trao đổi trong sách giáo khoa và các khóa học hóa học.
- Công nghiệp và sản xuất hóa chất: Sunfat sắt (III) có thể được sử dụng
trong sản xuất hóa chất khác, chẳng hạn như việc sản xuất các chất tạo màu,
thuốc nhuộm, và chất tạo màng kim loại.
- Nghiên cứu vật liệu: Phản ứng này cung cấp cơ hội cho nghiên cứu về các
tính chất của sunfat sắt (III) và khí sunfurơ (SO2), bao gồm tính chất vật lý,
hóa học, và ứng dụng trong các lĩnh vực khác.
- Sản xuất các sản phẩm sắt: Fe2(SO4)3 có vai trò quan trọng trong quá trình
sản xuất các sản phẩm kim loại như thép, nhôm và đồng. Tính khả năng oxi
hóa mạnh của Fe2(SO4)3 được tận dụng để loại bỏ các tạp chất và cải thiện
chất lượng của các sản phẩm kim loại, giúp chúng trở thành những sản phẩm
sắt khác chất lượng cao hơn.
3. Một số bài tập củng cố kiến thức
Bài 1: Cho các dãy chất dưới đây, chất nào không phản ứng với H2SO4 đặc
nguội, chọn đáp án đúng A. Cu, Al, Fe B. Al, Fe, Cr C. Fe, Cu, Ag D. Cr, Cu, Fe
Đáp án đúng là B: Al, Fe, Cr
Đồng (Cu) thường không phản ứng với axit sulfuric đặc nguội bởi vì nó có thể
tạo ra một lớp oxit bảo vệ bên ngoài, ngăn chất này tương tác tiếp xúc với axit.
Nhôm (Al) và sắt (Fe) thường phản ứng với axit sulfuric đặc nguội bằng cách
tạo ra khí hidro (H2) và muối sắt (II) sulfat (FeSO4 hoặc Al2(SO4)3).
Bài 2: Dưới đây là một số quặng của sắt, vậy quặng nào có hàm lượng Fe cao nhất? A. Hematit đỏ B. Pirit C. Manhetit D. Xiđerit
Trong việc xác định quặng có hàm lượng Fe cao nhất, ta cần biết tỷ lệ khối
lượng của nguyên tố sắt (Fe) trong thành phần của từng quặng.
Hàm lượng Fe có thể được tính theo công thức: %mFe = (Khối lượng Fe) /
(Tổng khối lượng của quặng) × 100% Trong đó, khối lượng Fe là khối lượng
của nguyên tố sắt trong phần quặng cần xem xét. Chi tiết của các quặng:
A. Hematit đỏ (Fe2O3): Hàm lượng Fe: %mFe = (2 × 56) / (2 × 56 + 3 × 16) × 100% ≈ 69,94%
B. Pirit (FeS2): Hàm lượng Fe: %mFe = 56 / (56 + 2 × 32) × 100% ≈ 46,66%
C. Manhetit (Fe3O4): Hàm lượng Fe: %mFe = (3 × 56) / (3 × 56 + 4 × 16) × 100% ≈ 72,36%
D. Xiđerit (FeCO3): Hàm lượng Fe: %mFe = 56 / (56 + 12 + 3 × 16) × 100% ≈ 48,27%
Dựa trên các tính toán trên, quặng Manhetit (Fe3O4) có hàm lượng Fe cao
nhất, khoảng 72,36%. Điều này cho thấy rằng Manhetit là quặng có khả năng
cung cấp lượng sắt nhiều nhất trong các quặng được liệt kê.
Bài 3: Nếu cho 7,2 gam FeO tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc
nóng, sau phản ứng thu được bao nhiêu lít khí SO2, biết SO2 được đo ở điều
kiện tiêu chuẩn và là sản phẩm khử duy nhất.
Phản ứng hóa học giữa FeO và H2SO4 được mô tả bởi phương trình: 2FeO
+ 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 4H2O
Bài toán yêu cầu tính thể tích khí SO2 (V) thu được sau phản ứng.
Bước 1: Xác định số mol FeO: Khối lượng mol của FeO (sắt (II) oxit) là 56
g/mol + 16 g/mol = 72 g/mol. n(FeO) = Khối lượng FeO / Khối lượng mol FeO = 7,2 g / 72 g/mol = 0,1 mol.
Bước 2: Sử dụng phương trình phản ứng để xác định số mol khí SO2: Theo
phương trình phản ứng, mỗi mol FeO tác dụng với 1/2 mol SO2. n(SO2) = 1/2
n(FeO) = 1/2 * 0,1 mol = 0,05 mol.
Bước 3: Sử dụng định luật Avogadro để tính thể tích khí SO2: 1 mol khí ở
điều kiện tiêu chuẩn (đktc) chiếm thể tích 22,4 lít. V(SO2) = n(SO2) * 22,4
lít/mol = 0,05 mol * 22,4 lít/mol = 1,12 lít.
Như vậy số lít khí SO2 thu được là 1,12 lít
Document Outline

• Cân bằng phản ứng sau: FeO + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + S
  • 1. Đôi nét về Sắt II oxit FeO
  • 2. Cân bằng phản ứng sau FeO + H2SO4 → Fe2(SO4)3 +
    • 2.1. Cân bằng và phân tích phản ứng
    • 2.2. Ứng dụng của phản ứng trong đời sống
  • 3. Một số bài tập củng cố kiến thức