Cân bằng phương trình Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
1. Điều kiện phản ứng Fe ra Fe2(SO4)3:
Phản ứng để chuyển đổi sắt (Fe) thành sắt sulfat (Fe2(SO4)3) có thể được thực hiện bằng cách cho phản
ứng với axit sunfuric(H2SO4) để tạo thành sắt sulfat và khí sunfurơ (S02) và nước (H2O) ta có phương trình sau:
Fe + H2SO4 ---> Fe2(S04)3 + SO2 + H2O
Cần có các điều kiện để xảy ra phản ứng là:
- Axit sulfuric phải có độ tinh khiết cao, tức là phải sử dụng axit sulfuric đậm đặc( hàm lượng H2SO4 >=
98%) để đảm bảo đủ nồng độ và khả năng phản ứng;
- Phải sử dụng sắt tinh khiết để đảm bảo chất lượng của sản phẩm Fe2(SO4)3;
- Cần cung cấp đủ nhiệt độ để phản ứng diễn ra nhanh chóng. Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng này là
khoảng từ 150 đến 200 độ C;
- Cần duy trì môi trường axit, đó là môi trường có độ pH thấp( khoảng 2 đến 3) bằng cách thêm axit sulfuric
vào hỗn hợp phản ứng để duy trì môi trường axit trong suốt quá trình;
- Cần sử dụng lò đun kín để tránh khí SO2 thoát ra ngoài không khí gây ô nhiễm môi trường và nguy hại cho sức khỏe.
Ta có phương trình rút gọn khi cho Fe vào tác dụng với H2SO4 : Fe +H2SO4 ---> FeSO4 + H2
Fe (sắt) tác dụng với H2SO4 (axit sulfuric) tạo ra FeSO4 (sắt sunfat) và H2 (hydro)
Phản ứng này có tính oxi hóa khử trong đó sắt bị oxi hóa và axit sulfuric bị khử.
Cân bằng phương trình chuẩn, ta có :
2Fe + 3H2SO4 ---> Fe2(SO4)3 +3 SO2 +4H2O
Ở phản ứng này, Fe tác dụng với axit sulfuric (H2SO4) để tạo ra muối sunfat sắt (III) Fe2(SO4)3 trong đó
Fe bị oxi hóa khử từ hình thức oxi sắt (II) lên oxi sắt (III) đồng thời, H2SO4 bị khử thành SO2 và nước.
2. Fe có tác dụng với H2SO4 loãng không?
Fe (sắt) có thể tác dụng với H2SO4 loãng (axit sulfuric loãng) tạo ra ion sắt (II) và khí hydro:
Fe +H2SO4 (loãng) ---> FeSO4 + H2 ( bay hơi)
Ở phản ứng này,axit sulfuric loãng bị khử thành khí hydro và sắt bọ oxi hóa thành ion sắt (II) (Fe2+) còn sản
phẩm là sắt sunfat (FeSO4)
Khi tác dụng với axit sulfuric đậm đặc, Fe sẽ không phản ứng được vì lớp oxit bảo vệ bề mặt sắt chống lại
sự tác động của axit. Nếu muốn Fe tác dụng với axit sulfuric đậm đặc ta cần thêm một chất oxi hóa như
CuO (oxit đồng (II)) để phá vỡ lớp oxit trên bề mặt sắt và tạo điều kiện cho phản ứng xảy ra.
3. Fe có tác dụng với H2SO4 đặc nóng không?
Fe có thể tác dụng với H2SO4 đặc nóng, nhưng phản ứng sẽ là một phản ứng nguy hiểm và dễ gây cháy nổ.
Trong phản ứng Fe +H2SO4 đặc, nhiệt độ cao của axit đặc sẽ tác động lên cấu trúc của kim loại sắt khiến
cho sắt bị oxi hóa nhanh hơn và phản ứng sẽ diễn ra mạnh hơn.Phản ứng sẽ tạo ra khí hydro (H2) và muối
sunfat sắt (II) FeSO4 cũng như khí SO2 nếu quá ttrinhf oxi diễn ra mạnh.
Tuy nhiên phản ứng này cũng rất nguy hiểm vì có thể tạo ra lượng lớn khí H2 trong một thời gian ngắn, gây
nguye hiểm cho sức khỏe và dễ dẫn đến chảy nổ.Do đó khi thực hiện phản ứng Fe + H2SO4 đặc nóng cần
phải được thực hiện dưới sự giám sát của các chuyên gia hoặc những người có kinh nghiệm trong lĩnh vực này.
4. Fe có tác dụng với H2SO4 đặc nguội không?
Sắt (Fe) không tác dụng với H2SO4 đặc nguội hay còn gọi là H2SO4 đậm đặc do có tính chất oxi hóa tạo ra
lớp bảo vệ bề mặt trên sắt. Lớp bảo vệ này ngăn chặn phản ứng giữa sắt và axit sulfuric.
Tuy nhiên, nếu đưa sắt vào H2SO4 đặc nguội và tăng nhiệt độ, lớp bảo vệ sẽ bị phá hủy ,sắt bị oxi hóa và
phản ứng sẽ xảy ra. Khi đó ta có phương trình phản ứng giữa Fe và H2SO4 đặc nguội sẽ tạo ra SO2,
Fe2(SO4)3 và H2O.Phương trình cân bằng :
Fe +H2SO4( đặc) --> Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Để thức đẩy phản ứng ta thường cẩn phải dùng chất xúc tác như Cu (đồng) hoặc Pt( bạch kim)
Khi thực hiện phản ứng hóa học giữa Fe và H2SO4 cần phải tuân theo các quy tắc an toàn để tránh tai nạn nguy hiểm cho sức khỏe.
5. Các bước thực hành thí nghiệm :
Các vật dụng cần chuẩn bị khi thực hiện:
- Kim loại sắt (Fe) có thể sự dụng miếng sắt dạng lá, sợi, dây hoặc bột sắt;
- Axit sulfuric (H2SO4) phải sử dụng axit H2SO4 đặc nóng có nồng độ cao hơn 95%;
- Bình tách hoặc bình đựng axit cofn chọn loại bình chịu được axit và có độ dày đủ để tránh cháy nổ;
- Nắp bình để đậy kín bình chưa axit khi phản ứng diễn ra;
- Kính chắn để che phủ bình chứa axit và giảm thiểu tác dộng của khí độc;
-Bình chứa nước để rửa ta và làm mát trong trường hợp cần thiết;
- Găng tay, kính bảo hộ, khẩu trang để bảo vệ cơ thể khỏi axit và khí độc.
Cách thực hiện thí nghiệm :
Bước 1 : Chuẩn bị bình tách và cho axit sulfuric vào. Lưu ý phải đeo kính bảo hộ và khẩu trang và chú ý tránh tiếp xúc với axit;
Bước 2 : Thêm từ từ kim loại sắt vào bình chứa axit sulfuric. Lưu ý khi phản ứng sẽ diễn ra mạnh và tạo ra
khí hydro (H2) và muối sunfat sắt (II) FeSO4, cũng như khí SO2 nếu quá trình oxi hóa quá mạnh cần chú ý
đến việc đậy kín nắp bình và sử dụng kính chắn để giảm thiểu tác dụng của khí độc;
Bước 3 : Khi phản ứng kết thúc châm nước vào bình để làm mát và rửa tay sau khi thực hiện.
Lưu ý: Phản ứng giữa Fe và H2SO4 là một phản ứng nguy hiểm và có thể dẫn đến cháy nổ nếu không thực
hiện đúng cách. Bởi vậy, việc thực hiện phản ứng cần thực hiện cẩn thận và dưới sự giám sát của các
chuyên gia hoặc những người có kinh nghiệm trong lĩnh vực thí nghiệm.
6. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử Fe + H2SO4 ---> Fe2(SO4)3
+SO2 +H20 ở điều kiện loãng:
Bước 1 : Viết công thức hóa học của tấc cả các chất trong phương trình:
Fe + H2SO4 ---> Fe2(SO4)3 + SO2 +H2O
Bước 2 :Xác định số nguyên tố và số phân tử của các chất trong phương trình
Bước 3: Cân bằng số nguyên tốc của các chất trên cả hai phía của phương trình:
Fe + H2SO4 --> Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O 1 1 1 1 1
Bước 4: Cân bằng số phân tử của các chất trên cả hai phía của phương trình:
Fe + H2SO4 -->Fe2(SO4)3 +SO2 +H2O 1 1 1 1 1 1 3 1 1 2
Bước 5 : Kiểm tra lại phương trình đã cân bằng :
Fe + H2SO4 --> Fe2(S04)3 + SO2 + H2O
Ta có 1 nguyên tố Fe , 3 nguyên tố H, 1 nguyên tố S và 10 nguyên tố O trên cả hai phía chủa phương trình.
Phản ứng diễn ra trong điều kiện loãng nghĩa là H2SO4 có nồng độ thấp hơn so với điều kiện đặc nóng do
đó phản ứng sẽ diễn ra không quá mạnh và chỉ tạo ra một lượng nhỏ khí SO2.
6. Cân bằng phương trình Fe +H2SO4 --> Fe2 (SO4)3 +SO2 + H2O
điều kiện đặc nóng:
Ta có phương trình phản ứng :
Fe +H2SO4 --> Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Bước 1: Cân bằng số lượng nguyên tử sắt trên cả hai vế bằng cách thêm hệ số 2 phía trước FeSO4 ở vế phải:
Fe + H2SO4 --> Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Bước 2 : Cân bằng số lượng nguyên tử oxi trên cả hai vế bằng cách thêm hệ số 3 vào trước H2O ở vế phải :
Fe + H2SO4 ---> Fe2(SO4)3 +3 SO2 + 3H2O
Bước 3 : Cân bằng số lượng nguyên tử lưu huỳnh trên cả hai vế bằng cách thêm hệ số 3 phía trước SO2 ở vế phải :
Fe + H2SO4 --> Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 3H2O
Phương trình hóa học đã được cân bằng là :
Fe + H2SO4 --> Fe2(SO4)3 +3SO2 + 3H2O
8. Cân bằng phương trình Fe + H2SO4 --> Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
điều kiện đặc nguội :
Trong điều kiện đặc nguội ta thực hiện các bước sau đây :
Bước 1 : Viết công thức hóa học của tất cả các chất trong phương trình :
Fe + H2SO4 --> Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Bước 2 : Xác định nguyên tố và số phân tử của các chất trong phương trình
Bước 3 : Cân bằng số nguyên tố của các chất trên cả hai phía của phường trình :
Fe + H2SO4 --> Fe2 (SO4)3 + SO2 + H2O 1 1 2 1 0
Bước 4 : Cân bằng số phân tử của các chất trên cả hai phía của phương trình :
Fe + H2SO4 --> Fe2 (SO4)3 + SO2 + H2O 1 1 1 1 2
Bước 5 : Kiểm tra lại phương trình đã cân bằng :
Fe + H2SO4 --> Fe2 (SO4)3 + SO2 + H2O
9. Cân bằng phương trình Fe + H2SO4 loãng dư:
Để cân bằng phương trình này, ta cần thêm các hệ số phù hợp vào trước các chất tham gia và sản phẩm;
Các bước cân bằng phương trình :
Bước 1 : Cân bằng số nguyên tử sắt (Fe) bằng cách thêm hệ số 1 vào phía trước FeSO4 ở vế phải :
Fe + H2SO4 --> FeSO4 + SO2 + H2O
Bước 2 : Cân bằng số nguyên tử hydro bằng cách thêm hệ số 2 phía trước H2O ở vế phải:
Fe + H2SO4 --> FeSO4 + SO2 + 2H2O
Bước 3 : Căn bằng số nguyê tử lưu huỳnh bằng cách thêm hệ số 1 phía trước SO2 ở vế trái :
Fe + H2SO4 --> FeSO4 + H2O + SO2
Phương trình hoàn thiện khi được cân bằng là :
Fe + H2SO4 --> Fe SO4 + H2O + SO2
Lưu ý : trong phản ứng này axit sulfuric (H2SO4) được cho là loãng dư tức là lượng axit được sử dụng
nhiều hơn lượng sắt trong phản ứng.
10 . Mẹo làm bài tập Fe + H2SO4 đạt điểm cao :
Để làm bài tập về phản ứng Fe + H2SO4 đật điểm cao bạn có thể thực hiện các bước sau :
- Đọc đề bài và đề phòng những điều kiện đặc biệt nào có thể được đề cập;
- Xác định các chất tham gia và sản phẩm trong phản ứng;
- Viết phương trình hóa học cho phản ứng và cân bằng phương trình hóa học nếu cần thiết. Đảm bảo viết
đúng các ký hiệu hóa học và bảo toàn nguyên tố trong phản ứng;
- Tính toán khối lượng hoặc thể tính của các chất tham gia và sản phẩm. Đảm bảo đơn vị đo lường được sử
dụng đồng nhất và đúng;
- Xác định loại phản ứng hóa học ( điều chế, thủy phân, oxi hóa khử v.v.) và điều kiện phản ứng ( nhiệt độ,
áp suất, pH, v.v.) để giải bài tập
- Kiểm tra lại kết quả để đảm bảo tính hợp lý và đúng đắn nhất.
Để đạt điểm cao trong các bài tập về phản ứng Fe + H2SO4 bạn cần phải hiểu rõ kiến thức về hóa học và
áp dụng chúng một cách chính xác nhất. Bên cạnh đó, nên luyện tập thường xuyên và đọc thêm tài liệu liên
quan để nâng cao khả năng giải quyết các bài tập về phản ứng hóa học.
Trên đây là tất cả các thông tin liên quan đến phản ứng hóa học Fe+ H2SO4 -->Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
mọi người có thể tham khảo. Hi vọng với những thông tin vừa chia sẻ ở trên mọi người sẽ biết cách cân
bằng phản ứng Fe + H2SO4 dưới nhiều điều kiện cũng như nắm được hiện tượng hóa học khi cho Fe tác dụng H2SO4.