Cân bằng phương trình hoá học sau: Fe3O4 + CO → FeO + CO2

Cân bằng phương trình hoá học sau: Fe3O4 + CO → FeO + CO2
1. Cân bằng phương trình hoá học: Fe3O4 + CO → FeO + CO2
- Phương trình hóa học:
Fe3O4 + CO -> 3FeO + CO2↑
- Cơ chế hoạt động của phản ứng giữa Fe3O4 và CO (Fe3O4 + CO → FeO +
CO2) được mô tả như sau:
+ Fe3O4 (Oxit sắt từ): Trong phản ứng này, Fe3O4 đóng vai trò là chất oxi
hóa. Nó tác động với các chất khử mạnh ở nhiệt độ cao, như H2, CO, Al, v.v.
Fe3O4 cũng tương tác với dung dịch axit như HCl, H2SO4 loãng, tạo thành
hỗn hợp muối sắt (II) và sắt (III).
+ CO (Cacbon oxit): Trong phản ứng, CO là chất khử. CO khử oxit của các
kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hoá học của kim loại, và điều này
diễn ra ở nhiệt độ cao.
- Điều kiện hoạt động của phản ứng (Fe3O4 + CO → FeO + CO2):
Để Fe3O4 phản ứng với CO, cần đưa Fe3O4 vào tiếp xúc với khí CO ở
nhiệt độ cao, cụ thể là ở khoảng 500-600 độ C. Trong điều kiện này, phản
ứng xảy ra, tạo ra hợp chất Sắt(II) Oxide (FeO) và CO2 được giải phóng dưới
dạng khí. Phản ứng này là một trong những quá trình hóa học quan trọng
trong luyện quặng để chế biến thành gang.
2. Tính chất của các chất trong phản ứng 2.1. Tính chất của Fe3O4
- Fe3O4, còn được biết đến với tên gọi Sắt oxide hoặc Oxide Sắt từ, tồn tại
dưới dạng chất rắn và có màu đen bột khi nằm trong môi trường phòng thí
nghiệm. Trong tự nhiên, Sắt oxide thường được phát hiện chủ yếu trong
quặng mahetit, là thành phần chính của quặng Manhetit. Chất này không tan
trong nước và mang theo đó tính từ từ tính. Với số oxi hóa trung gian, Fe3O4
vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa.
- Fe3O4 thuộc loại oxide bazơ, do đó, nó phản ứng với dung dịch axit như
HCl, H2SO4 loãng, tạo ra hỗn hợp muối sắt (II) và sắt (III). Nhờ vào tính oxi
hóa trung gian, Sắt oxide cũng có khả năng khử và trở thành chất khử khi
tương tác với các chất oxi hóa mạnh, như khi phản ứng với HNO3 tạo thành
Fe(NO3)3. Tính oxi hóa của Fe3O4 được thể hiện rõ khi nó tác động với các
chất khử mạnh như H2, CO, Al ở nhiệt độ cao, tạo ra nguyên tố Fe.
- Oxide Sắt từ phổ biến trong tự nhiên và thường là thành phần chủ yếu của
quặng Manhetit, với hàm lượng sắt cao, nó được ứng dụng rộng rãi trong
ngành công nghiệp gang thép để sản xuất luyện gang thép. Ngoài ra, dạng
hạt nano của Fe3O4 cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như y sinh,
khoa học kỹ thuật và môi trường. Đặc điểm không độc hại và khả năng phân
hủy sinh học của Fe3O4 nano làm cho nó trở thành một công cụ hiệu quả
trong việc tách chiết tế bào, phân phối thuốc mục tiêu và chụp cộng hưởng từ MRI. 2.2. Tính chất của CO
- Cacbon monoxide, thường được viết tắt là CO, là hợp chất của Cacbon và
Oxy. Dưới dạng chất khí, CO không có màu, không mùi, nhẹ hơn không khí,
và là một chất độc hại, ít tan trong nước. Với tính oxide trung tính, nó thường
không phản ứng với nước và được coi là oxide bazơ ở điều kiện thường.
Đồng thời, CO cũng là một chất khử, có khả năng khử nhiều oxide kim loại ở
nhiệt độ cao, ví dụ như Fe3O4, CuO, tạo ra kim loại nguyên chất và khí CO.
- Ngoài các ứng dụng hóa học, CO là một chất độc hại nổi tiếng trong cuộc
sống hàng ngày. Một trong những nguyên nhân gây ngộ độc phổ biến là hít
phải khí CO, được phát sinh từ các sự kiện như cháy nhà, xả khí ô tô không
đúng cách, sử dụng khí đốt, lò nung, bình đun nước nóng, bếp lò đốt bằng gỗ
hoặc than, cũng như đốt dầu hỏa.
- CO được tạo ra trong quá trình cháy khí tự nhiên (metan hoặc propan). Hít
phải khói thuốc lá cũng tạo ra CO trong máu, mặc dù không ở mức độ đủ để
gây ra ngộ độc. Mức độ CO trong không khí quyết định các triệu chứng, từ
nhức đầu, buồn nôn, yếu, đau thắt ngực, khó thở đến mất ý thức, co giật và
hôn mê. Các triệu chứng tâm thần thần kinh có thể xuất hiện vài tuần sau.
- Chẩn đoán ngộ độc CO thường dựa vào đo nồng độ carboxyhemoglobin và
khí máu động mạch, bao gồm cả đo độ bão hòa oxy. Điều trị thường bao gồm
bổ sung oxy và có thể được ngăn chặn thông qua việc sử dụng các thiết bị phát hiện CO tại nhà. 2.3. Tính chất của FeO
- FeO, được biết đến dưới tên gọi Sắt(II) oxide, tồn tại dưới dạng chất rắn
màu đen và không tự nhiên xuất hiện. Để sản xuất Sắt(II) oxide, ta có thể sử
dụng H2 hoặc CO để khử Sắt(III) oxit ở nhiệt độ 500°C. Hợp chất này có tính
bazơ, do đó, khi tương tác với axit như HCl, tạo ra một chất rắn có màu lục
nhạt. Sắt(II) oxide cũng thể hiện tính oxi hóa khi phản ứng với nhiều chất khử
như C, CO, H2, Al, tạo ra Sắt nguyên chất.
- FeO cũng là một chất khử khi có thể phản ứng với các chất oxi hóa mạnh
như dung dịch HNO3 để tạo ra muối sắt(III). Trong ngành công nghiệp luyện
sắt, FeO đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất sắt bằng cách thúc đẩy
FeO tương tác với chất khử mạnh. Trong lĩnh vực sản xuất vật liệu gốm, FeO
có thể được tạo thành thông qua phản ứng khử Sắt(III) oxit trong lò nung. Khi
Sắt ba đã bị khử thành Sắt hai trong men, quá trình oxy hóa trở lại trở nên
khó khăn. Hầu hết các loại men sẽ có độ hoà tan Sắt hai cao hơn khi nung
chảy so với trạng thái rắn, do đó, Sắt oxit sẽ kết tinh trong men khi làm nguội,
tùy thuộc vào môi trường oxy hóa hay khử. 2.4. Tính chất của CO2
- CO2, hay Cacbon dioxide, là một hợp chất khí tồn tại trong khí quyển Trái
đất dưới điều kiện bình thường. Nó được tạo thành từ một nguyên tử cacbon
và hai nguyên tử oxy. Trạng thái rắn của CO2 thường được gọi là đá khô. Khí
CO2 không màu, không mùi, và nặng hơn không khí. Khi hòa tan trong nước,
nó tạo ra dung dịch axit cacbonic yếu, tạo ra vị chua trong miệng và cảm giác
châm chích ở mũi và cổ họng.
- CO2 có thể phân hủy thành CO và O2 ở nhiệt độ cao 2000 độ C. Dưới -
78 °C, CO2 chuyển thành trạng thái rắn và ngưng tụ thành băng khô, một tinh
thể màu trắng. Đá khô có thể bay hơi trực tiếp thành CO2 khí dưới áp suất
thường mà không trải qua trạng thái lỏng. Vì là hợp chất oxi hóa hoàn toàn, CO2 không cháy.
- Trong nước, khí CO2 tạo thành axit cacbonic (là một axit yếu). Phản ứng
của CO2 với dung dịch bazơ có thể tạo ra muối trung hòa, muối axit hoặc hỗn
hợp hai muối tùy thuộc vào tỉ lệ giữa các chất.
- CO2 được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Trong công nghiệp, nó
được dùng làm áo phao và trong ống súng hơi. Ống thép carbon nén cũng sử
dụng CO2 để cung cấp khí nén cho súng hơi và bơm xe đạp. Trong ngành
chữa cháy, khí CO2 lỏng được sử dụng để dập tắt đám cháy do chập cháy
hoặc chập điện. Trong y dược, CO2 là dung môi an toàn và được sử dụng để
loại bỏ caffein từ cà phê. Ngoài ra, CO2 là nguyên liệu chính cho quá trình
quang hợp, nên nó được sử dụng để kích thích sự phát triển của thực vật trong nhà kính.
Ngoài các ứng dụng thường ngày, CO2 còn được sử dụng để tiêu diệt nhiều
loại giun với nồng độ cao. Trong cuộc sống hàng ngày, khí Cacbonic ở dạng
đá khô, hay còn được biết đến là đá khói, được áp dụng để tạo ra hiệu ứng
sương mù, thường xuất hiện trong các sự kiện như đám cưới, game show, và
nhiều sự kiện khác. Trong ngành nước giải khát, CO2 được sử dụng để tạo
khí cho nhiều loại nước uống có gas phổ biến như coca, pepsi, 7up, và nhiều sản phẩm khác.
Mặc dù có nhiều ứng dụng hữu ích, tuy nhiên, tiếp xúc hoặc hít phải CO2 ở
nồng độ cao có thể làm giảm nồng độ oxy trong không khí, tạo ra những ảnh
hưởng nguy hiểm đến sức khỏe con người như mệt mỏi, khó thở, kích thích
thần kinh, tăng nhịp tim và nhiều rối loạn khác. Khi lượng CO2 trong không
khí tăng cao, mặc dù không gây nguy hiểm như khí độc, nhưng có thể gây
ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, thậm chí có thể gây tử vong cho con
người. Đồng thời, tiếp xúc trực tiếp với khí carbon dioxide đông lạnh (đá khô)
có thể gây hiện tượng "bỏng lạnh", làm tê liệt các bộ phận trên cơ thể.
Khi phát hiện người bị ngộ độc khí CO2, cần thực hiện các biện pháp sơ cứu
ban đầu. Vì CO2 nặng hơn không khí, nạn nhân cần được di chuyển lên vị trí
cao. Lưu ý rằng chỉ những người được đào tạo và huấn luyện chuyên nghiệp
mới được thực hiện sơ cứu thở oxy cho người bị ngộ độc khí CO2, và việc
này chỉ nên được thực hiện khi môi trường an toàn cho người sơ cứu. Trong
trường hợp có yếu tố nguy hiểm đe dọa tính mạng, cần gọi cấp cứu ngay lập
tức để có sự giúp đỡ kịp thời.
3. Bài tập vận dụng có liên quan
Câu 1: Trong quá trình nung sắt oxit trong lò cao ở nhiệt độ khoảng 700-
800°C, phản ứng nào sau đây có thể xảy ra?
A. 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 B. Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 C. FeO + CO → Fe + CO2 D. Cả ba phản ứng trên Đáp án: C
Câu 2: Cho m gam hỗn hợp Al và Fe tan vào dung dịch H2SO4 loãng (dư),
sau đó thêm dung dịch Ba(OH)2 (dư) vào dung dịch thu được và nung kết tủa
Y đến khối lượng không đổi. Chất rắn Z thu được là: A. Hỗn hợp Al2O3 và Fe2O3 B. Hỗn hợp BaSO4 và Fe2O3 C. Hỗn hợp BaSO4 và FeO D. Fe2O3 Đáp án: B
Câu 3: Trong quá trình thổi khí CO vào lò luyện thép, phản ứng nào sau đây không xảy ra? A. O2 + Fe → 2FeO B. C + O2 → CO2 C. FeO + CO → Fe + CO2 D. FeO + Mn → Fe + MnO Đáp án: A
Document Outline

• Cân bằng phương trình hoá học sau: Fe3O4 + CO → Fe
  • 1. Cân bằng phương trình hoá học: Fe3O4 + CO → FeO
  • 2. Tính chất của các chất trong phản ứng
    • 2.1. Tính chất của Fe3O4
    • 2.2. Tính chất của CO
    • 2.3. Tính chất của FeO
    • 2.4. Tính chất của CO2
  • 3. Bài tập vận dụng có liên quan