Trả lời nhanh
Phương trình đã cân bằng: 3FeSO4 + 4HNO3 → Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O. Đây là phản ứng oxi hoá – khử: Fe2+ nhường 1 electron thành Fe3+, N+5 của HNO3 loãng nhận 3 electron thành N+2 (khí NO). Tỉ lệ Fe2+ : NO là 3 : 1.
Phương trình phản ứng FeSO4 + HNO3
Khi cho dung dịch HNO3 loãng tác dụng với dung dịch sắt(II) sunfat, sắt từ mức oxi hoá +2 bị đưa lên +3. Vì sản phẩm có cả gốc SO42− lẫn NO3−, nên muối sắt(III) tạo thành là hỗn hợp hai muối: Fe2(SO4)3 và Fe(NO3)3.
3FeSO4 + 4HNO3 → Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
Điều kiện: dùng HNO3 loãng, phản ứng xảy ra ngay ở nhiệt độ thường (đun nhẹ sẽ nhanh hơn).
Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron
Sơ đồ ban đầu: FeSO4 + HNO3 → Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + NO + H2O
| Bước | Nội dung |
|---|---|
| 1. Xác định số oxi hoá thay đổi | Fe+2 → Fe+3; N+5 → N+2 |
| 2. Viết quá trình | Quá trình oxi hoá: Fe+2 → Fe+3 + 1e Quá trình khử: N+5 + 3e → N+2 |
| 3. Thăng bằng electron | 3 × (Fe+2 → Fe+3 + 1e) 1 × (N+5 + 3e → N+2) |
| 4. Đặt hệ số | 3FeSO4 → tạo 3 Fe3+, gồm 2 Fe trong Fe2(SO4)3 và 1 Fe trong Fe(NO3)3; 1 NO |
| 5. Cân bằng N, H, O | N: 3 (trong muối) + 1 (trong NO) = 4 HNO3; H: 4 nên có 2H2O |
Kiểm tra lại: Fe 3 = 2 + 1; S 3 = 3; N 4 = 3 + 1; H 4 = 2 × 2; O vế trái 12 + 12 = 24, vế phải 12 + 9 + 1 + 2 = 24. Phương trình đã cân bằng.
Phương trình ion thu gọn
3Fe2+ + 4H+ + NO3− → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O
Kiểm tra điện tích: vế trái 3×2 + 4 − 1 = +9; vế phải 3×3 = +9. Dạng ion này rất hữu ích: bạn thấy ngay chỉ cần có H+ và NO3− là Fe2+ bị oxi hoá, kể cả khi nitrat đến từ muối như KNO3 hay Fe(NO3)2 trong môi trường axit.
Hiện tượng nhận biết
- Dung dịch màu lục nhạt của Fe2+ chuyển dần sang vàng nâu của Fe3+.
- Có khí không màu thoát ra (NO); khí này hoá nâu đỏ khi tiếp xúc không khí: 2NO + O2 → 2NO2.
Nếu dùng HNO3 đặc thì sao?
Với HNO3 đặc, N+5 bị khử xuống N+4 (khí NO2 màu nâu đỏ, thoát ra ngay):
3FeSO4 + 6HNO3 (đặc) → Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
Ở đây mỗi N+5 chỉ nhận 1 electron nên cần 3 NO2 cho 3 Fe2+. Thử đếm O: vế trái 12 + 18 = 30; vế phải 12 + 9 + 6 + 3 = 30.
Lỗi sai thường gặp
- Chỉ viết một muối sắt(III). Có cả ion SO42− và NO3− trong dung dịch nên phải ghi cả Fe2(SO4)3 và Fe(NO3)3.
- Quên tính HNO3 làm môi trường. Trong 4 phân tử HNO3, chỉ 1 phân tử bị khử, 3 phân tử còn lại tạo muối nitrat.
- Nhầm sản phẩm khử. HNO3 loãng → NO; HNO3 đặc → NO2.
Mẹo nhớ: “Fe2+ gặp H+ và NO3− là lên Fe3+; cứ 3 Fe2+ thì ra 1 NO.”
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 0,3 mol FeSO4 phản ứng vừa đủ với dung dịch HNO3 loãng. Tính số mol HNO3 và thể tích NO (đkc, 24,79 L/mol).
Giải: Theo phương trình, nHNO3 = 0,3 × 4/3 = 0,4 mol; nNO = 0,3/3 = 0,1 mol, nên VNO = 0,1 × 24,79 ≈ 2,479 L.
Bài 2. Với lượng chất ở Bài 1, tính khối lượng muối sắt(III) thu được.
Giải: nFe2(SO4)3 = 0,1 mol (M = 400) → 40 g; nFe(NO3)3 = 0,1 mol (M = 242) → 24,2 g. Tổng 64,2 g. Kiểm tra bảo toàn khối lượng: 0,3×152 + 0,4×63 = 70,8 g; vế phải 64,2 + 0,1×30 + 0,2×18 = 70,8 g ✓.
Bài 3. Hoàn thành và cân bằng: FeSO4 + KNO3 + H2SO4 → … (sản phẩm khử là NO).
Gợi ý: viết theo ion 3Fe2+ + 4H+ + NO3− → 3Fe3+ + NO + 2H2O, rồi ghép với K+ và SO42−: 6FeSO4 + 2KNO3 + 4H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2NO + 4H2O.
Câu hỏi thường gặp
FeSO4 tác dụng với HNO3 loãng tạo ra sản phẩm gì?
Tạo hỗn hợp muối Fe2(SO4)3 và Fe(NO3)3, khí NO không màu và nước, theo phương trình 3FeSO4 + 4HNO3 → Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + NO + 2H2O.
Vì sao sản phẩm có cả Fe2(SO4)3 lẫn Fe(NO3)3?
Trong dung dịch có cả gốc sunfat từ FeSO4 và gốc nitrat từ HNO3. Fe3+ tạo thành kết hợp với cả hai loại anion nên thu được hai muối.
Khí NO sinh ra có hiện tượng gì?
NO là khí không màu, gặp oxi trong không khí hoá nâu đỏ do tạo NO2: 2NO + O2 → 2NO2.
FeSO4 phản ứng với HNO3 đặc khác gì với HNO3 loãng?
HNO3 đặc bị khử thành NO2 (nâu đỏ): 3FeSO4 + 6HNO3 → Fe2(SO4)3 + Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O; HNO3 loãng bị khử thành NO.