Cân bằng phương trình hóa học FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
1. Cân bằng phương trình hóa học FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
- Phương trình phản ứng giữa FeO tác dụng HNO3 đặc nóng
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
- Hướng dẫn cân bằng phản ứng FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
Fe+2O + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3 + N+4O2 + H2O Dùng thăng bằng electron 1 xFe+2 → Fe3++ 1e 1 xN+5 + 1e → N+4 Vậy phương trình ta có:
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
- Điều kiện phản ứng: HNO3 đặc nóng
2. Tính chất của sắt (II) oxit FeO
2.1. Tính chất vật lí
FeO là một chất rắn có màu đen, không tồn tại trong tự nhiên và không hòa tan trong nước.
2.2. Tính chất hóa học
Các hợp chất sắt (II) thể hiện cả tính khử và tính oxi hóa, nhưng chúng có xu hướng thể hiện tính khử đặc
biệt hơn. Điều này xuất phát từ việc trong các phản ứng hóa học, ion Fe2+ dễ dàng nhường một electron để tạo thành ion Fe3+: Fe2+ + 1e → Fe3+
Điều đặc trưng nhất về tính chất của hợp chất sắt (II) chính là tính khử mạnh mẽ của chúng. Chúng thường
không ổn định và dễ bị oxi hóa để tạo thành hợp chất sắt (III).
Một ví dụ điển hình là FeO, một oxit sắt (II), có tính bazơ. Ngoài ra, do có số oxi hóa là +2, một số oxi hóa
trung gian, nên FeO cũng thể hiện cả tính khử và tính oxi hóa:
- FeO có thể tác dụng với các dung dịch axit như HCl và H2SO4 loãng để tạo ra các sản phẩm như FeCl2 và FeSO4: FeO + 2HCl → FeCl2 + H2
FeO + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2O
- FeO thể hiện tính oxi hóa khi tương tác với các chất khử mạnh như H2, CO và Al, để tạo ra sắt (Fe): FeO + H2 → Fe + H2O FeO + CO → Fe + CO2 3FeO + 2Al → Al2O3 + 3Fe
- Tuy nhiên, FeO cũng có thể thể hiện tính khử khi tương tác với các chất có tính oxi hóa mạnh như HNO3,
H2SO4 đặc, và O2, để tạo ra các sản phẩm khác nhau: 4FeO + O2 → 2Fe2O3
3FeO + 10HNO3 loãng → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
FeO + 4HNO3 đặc, nóng → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
2FeO + 4H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
3. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Dung dịch FeSO4 không gây mất màu cho dung dịch nào trong các lựa chọn sau đây?
A. Dung dịch KMnO4 trong môi trường H2SO4
B. Dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 C. Dung dịch Br2 D. Dung dịch CuCl2 Trả lời: Đáp án D
- Dung dịch KMnO4 trong môi trường H2SO4 mất màu do FeSO4 là chất khử mạnh, chuyển ion MnO4^- sang ion Mn2+.
- Dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4 mất màu do FeSO4 là chất khử mạnh, chuyển ion Cr2O7^2- sang ion Cr3+.
- Dung dịch Br2 mất màu do FeSO4 là chất khử, chuyển Br2 thành Br^-.
- Dung dịch CuCl2 không bị ảnh hưởng bởi FeSO4, vẫn giữ màu ban đầu.
Câu 2. Cho 5,4 gam hỗn hợp 2 kim loại Fe và Zn tác dụng hoàn toàn với 90 ml dung dịch HCl 2M.
Khối lượng muối thu được là A. 11,79 gam B. 11,5 gam C. 15,71 gam D. 17,19 gam Trả lời: Đáp án D Phản ứng xảy ra: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Từ phản ứng trên, ta tính số mol H2 tạo ra: n(H2) = 0,09 mol
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
Khối lượng muối thu được = Khối lượng hỗn hợp ban đầu + Khối lượng axit - Khối lượng khí
Khối lượng muối thu được = 5,4 g + (0,09 mol * 36,5 g/mol) - (0,09 mol * 2 g/mol) = 17,19 gam
Câu 3. Dung dịch loãng chứa hỗn hợp 0,01 mol Fe(NO3)3 và 0,15 mol HCl có khả năng hòa tan tối đa lượng Fe là: A. 0,28 gam B. 1,68 gam C. 4,20 gam D. 3,64 gam Trả lời: Đáp án D
Sau phản ứng, Fe sẽ tạo thành Fe2+:
3Fe + 8H+ + 2NO3- → 3Fe2+ + 2NO + 4H2O
Số mol Fe2+ tạo ra từ Fe(NO3)3 là 0,01 mol.
Số mol Fe2+ tạo ra từ HCl là 0,15 mol (vì số mol HCl là 0,15 mol và mỗi mol HCl tạo ra 1 mol Fe2+).
Tổng số mol Fe2+ = 0,01 mol + 0,15 mol = 0,16 mol.
Khối lượng Fe tạo ra là:
m(Fe) = 0,16 mol * 55,85 g/mol = 8,936 g ≈ 3,64 gam
Câu 4. Dãy các chất nào sau đây tác dụng với HNO3 đặc nóng đều xảy ra phản ứng oxi hóa khử là A. Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3 B. Fe, FeO, Fe(NO3)2, FeCO3 C. Fe, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3 D. Fe, FeO, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3 Trả lời: Đáp án C
Phản ứng oxi hóa khử xảy ra khi Fe trong hợp chất chưa đạt số oxi hóa tối đa. Trong các hợp chất trong
đáp án C, Fe trong FeSO4 và Fe2(SO4)3 có số oxi hóa +2 và +3, đều có thể thể hiện phản ứng oxi hóa khử
khi tác dụng với HNO3 đặc nóng.
Câu 5. Hòa tan hỗn hợp ba kim loại gồm Zn, Fe, Cu bằng dung dịch HNO3 loãng. Sau khi phản ứng
xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn không tan là Cu. Dung dịch sau phản ứng chứa A. Zn(NO3)2 và Fe(NO3)3.
B. Zn(NO3)2; Fe(NO3)2 và Cu(NO3)2. C. Zn(NO3)2 và Fe(NO3)2.
D. Zn(NO3)2; Fe(NO3)3 và Cu(NO3)2. Trả lời: Đáp án D
Sau phản ứng, Cu không tan và tách ra dưới dạng chất rắn. Phản ứng xảy ra như sau:
3Zn + 8HNO3 → 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Cu + 2Fe(NO3)3 → Cu(NO3)2 + 2Fe(NO3)2
Dung dịch sau phản ứng chứa Zn(NO3)2, Fe(NO3)3 và Cu(NO3)2.
Câu 6: Lựa chọn nào sau đây có thể được sử dụng để tạo ra FeO?
A. Sử dụng CO để 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. Đáp án: A Phản ứng minh họa:
Fe2O3 + CO → 2FeO + CO2 (ở 500°C)
Câu 7: Để hòa tan hoàn toàn 2,8 gam hỗn hợp FeO, Fe2O3 và Fe3O4, cần bao nhiêu ml dung dịch
HCl 1M, sau đó thu được dung dịch X? Sau đó, cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch X để tạo kết
tủa Y. Khi nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 3 gam chất rắn. Tính giá trị của V? A. 87,5ml B. 125ml C. 62,5ml D. 175ml Đáp án: A
Chuyển đổi thành mol: Fe: x mol, O: y mol Sơ đồ hóa thức: 2Fe → Fe2O3 Chúng ta có:
nFe = 2nFe2O3 = 2.3/160 = 0,0375 mol
nO (oxit) = (2,8 - 0,0375.56) / 16 = 0,04375 mol
nHCl pứ = 2nO (oxit) = 0,0875 mol => V = 87,5 ml
Câu 8: Phản ứng nào sau đây không tạo ra muối sắt (III)?
A. Fe2O3 tác dụng với dung dịch HCl đặc
B. Fe(OH)3 tác dụng với dung dịch H2SO4
C. Fe dư tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nguội
D. FeO tác dụng với dung dịch HNO3 loãng (dư). Đáp án: C Phản ứng minh họa:
A. Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
B. 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
D. FeO + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O
Câu 9: Thổi hỗn hợp khí CO và H2 qua x gam hỗn hợp CuO và Fe3O4 theo tỉ lệ mol 1:2, sau phản
ứng thu được y gam chất rắn X. Hòa tan hoàn toàn b gam X bằng dung dịch HNO3 loãng dư, thu
được dung dịch Y (không chứa ion Fe2+). Cô cạn dung dịch Y thu được 41 gam muối khan. Giá trị của a là bao nhiêu? A. 13,6 B. 10,6. C. 12,8. D. 9,8. Đáp án: A nCu = a mol; nFe3O4 = 2a mol;
nCu(NO3)2 = a; nFe(NO3)3 = 6a mol
Khối lượng muối = mCu(NO3)2 + mFe(NO3)3
=> 188a + 242.6a = 41 => a = 0,025 mol
=> x = 0,025.80 + 0,025.2.232 = 13,6 gam.
Câu 10: Thêm bột sắt (dư) vào các dung dịch riêng biệt sau: FeCl3, AlCl3, CuSO4, Pb(NO3)2, NaCl,
HCl, HNO3(loãng), H2SO4 (đặc nóng). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, số trường hợp phản
ứng tạo ra muối Fe(II) là bao nhiêu? A. 4 B. 5 C. 6 D. 7 Đáp án: C
Chúng ta thử từng trường hợp: - Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2
- Fe + AlCl3 → Không phản ứng. - Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓
- Fe + Pb(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Pb↓ - Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
- Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
- Fe dư + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2
- 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
- Fe dư + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4
=> Số trường hợp tạo muối Fe(II) là 6.