Trả lời nhanh
Phương trình nhiệt phân sắt(II) nitrat: 4Fe(NO3)2 → 2Fe2O3 + 8NO2↑ + O2↑ (nhiệt độ cao). Sản phẩm rắn là Fe2O3 chứ không phải FeO vì Fe(II) bị O2 vừa sinh ra oxi hoá lên Fe(III). Khí thoát ra gồm NO2 màu nâu đỏ và O2.
Phương trình hoá học
4Fe(NO3)2 → 2Fe2O3 + 8NO2 + O2 (điều kiện: t°)
| Chất | Vai trò | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Fe(NO3)2 | Chất phản ứng | Muối tan, tinh thể hydrat thường màu lục nhạt |
| Fe2O3 | Sản phẩm rắn | Màu đỏ nâu |
| NO2 | Sản phẩm khí | Màu nâu đỏ, mùi hắc, độc |
| O2 | Sản phẩm khí | Không màu, duy trì sự cháy |
Cân bằng bằng phương pháp electron
Ở phản ứng này có tới ba nguyên tố thay đổi số oxi hoá, nên nhiều bạn cân bằng sai vì quên mất O.
- Fe+2 → Fe+3 + 1e (chất khử)
- N+5 + 1e → N+4 (chất oxi hoá)
- 2O-2 → O20 + 4e (chất khử)
Lấy 4 nguyên tử Fe nhường 4e, 1 phân tử O2 tạo ra nhường 4e: tổng nhường 8e. Vậy cần 8 N+5 nhận 8e → 8NO2. Có 4Fe(NO3)2 nên cũng đủ 8 gốc NO3.
Kiểm tra: Fe 4 = 2×2; N 8 = 8; O vế trái 4×6 = 24, vế phải 2×3 + 8×2 + 2 = 24. Cân bằng đúng.
Vì sao tạo Fe2O3 mà không phải FeO?
Quy luật chung: muối nitrat của kim loại từ Mg đến Cu nhiệt phân thành oxit kim loại + NO2 + O2. Với sắt, ban đầu có thể hình thành FeO, nhưng ở nhiệt độ cao và có O2 sinh ra, FeO bị oxi hoá tiếp: 4FeO + O2 → 2Fe2O3. Vì vậy ở mức phổ thông ta viết thẳng sản phẩm cuối là Fe2O3.
Hiện tượng nhận biết
- Chất rắn màu lục nhạt dần chuyển sang đỏ nâu (Fe2O3).
- Có khí màu nâu đỏ thoát ra (NO2), kèm khí O2 không màu.
So sánh với nhiệt phân Fe(NO3)3
4Fe(NO3)3 → 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2 (t°).
Mẹo nhớ: Fe(NO3)3 không có chất khử Fe(II) nên O2 sinh ra nhiều hơn (3 mol thay vì 1 mol trên 4 mol muối). Ở Fe(NO3)2, một phần O2 bị Fe(II) “dùng” để lên Fe(III).
Lưu ý: Fe(NO3)2 trong dung dịch
Không nhầm nhiệt phân (muối rắn, đun nóng) với phản ứng trong dung dịch. Khi có H+, ion NO3– oxi hoá Fe2+:
3Fe2+ + 4H+ + NO3– → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O
Ngoài ra Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag↓ cũng hay gặp khi cho Fe(NO3)2 tác dụng AgNO3.
Lỗi sai thường gặp
- Viết sản phẩm là FeO hoặc Fe2O3 + NO + O2 (NO2 mới đúng khi nhiệt phân nitrat).
- Viết hệ số 2Fe(NO3)2 → Fe2O3 + 4NO2 + … (thiếu O2/sai hệ số, O không cân bằng).
- Quên điều kiện nhiệt độ.
Bài tập luyện tập
Bài 1. Nhiệt phân hoàn toàn 18 g Fe(NO3)2 (M = 180). Tính khối lượng chất rắn và thể tích hỗn hợp khí (đktc).
Giải: n = 18/180 = 0,1 mol. Theo phương trình: n(Fe2O3) = 0,05 mol → m = 0,05×160 = 8 g. n(NO2) = 0,2 mol; n(O2) = 0,025 mol; tổng khí 0,225 mol → V = 0,225×22,4 = 5,04 lít. Kiểm tra bảo toàn khối lượng: 0,2×46 + 0,025×32 = 10 g; 8 + 10 = 18 g ✔.
Bài 2. Dẫn toàn bộ khí ở bài 1 vào nước dư. Khí nào còn lại?
Giải: 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3. Có 0,2 mol NO2 và 0,025 mol O2: O2 phản ứng hết với 0,1 mol NO2, còn dư 0,1 mol NO2. Phần dư: 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO, sinh 0,1/3 ≈ 0,033 mol NO. Khí còn lại là NO.
Bài 3. Tỉ lệ mol NO2 : O2 khi nhiệt phân Fe(NO3)2 là bao nhiêu?
Đáp án: 8 : 1.
Câu hỏi thường gặp
Nhiệt phân Fe(NO3)2 thu được sản phẩm gì?
Thu được Fe2O3 (rắn, đỏ nâu), khí NO2 (nâu đỏ) và khí O2. Phương trình: 4Fe(NO3)2 → 2Fe2O3 + 8NO2 + O2.
Vì sao nhiệt phân Fe(NO3)2 không tạo FeO?
Vì O2 sinh ra ở nhiệt độ cao oxi hoá Fe(II) lên Fe(III), nên sản phẩm bền cuối cùng là Fe2O3.
Tỉ lệ mol NO2 và O2 khi nhiệt phân Fe(NO3)2 là bao nhiêu?
Tỉ lệ n(NO2) : n(O2) = 8 : 1, còn với Fe(NO3)3 là 12 : 3 = 4 : 1.
Fe(NO3)2 có phản ứng với AgNO3 không?
Có. Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag↓, vì cặp Ag+/Ag có tính oxi hoá mạnh hơn Fe3+/Fe2+.