Hệ số tỉ lượng của HNO3 trong phương trình hóa học trên là (Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O)

Hệ số tỉ lượng của hno3. Đáp án đúng là C. 28. Cân bằng phản ứng bằng phương pháp thăng bằng electron được: 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O. Mỗi phân tử Fe3O4 nhường 1 electron, mỗi nguyên tử N+5 nhận 3 electron tạo NO, nên tỉ lệ Fe3O4 : NO = 3 : 1; từ đó hệ số tỉ lượng (tối giản) của HNO3 là 28.

Hệ số tỉ lượng của HNO3 trong Fe3O4 + HNO3 là 28

Trả lời nhanh

Hệ số tỉ lượng của hno3. Đáp án đúng là C. 28. Cân bằng phản ứng bằng phương pháp thăng bằng electron được: 3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O. Mỗi phân tử Fe₃O₄ nhường 1 electron, mỗi nguyên tử N⁺⁵ nhận 3 electron tạo NO, nên tỉ lệ Fe₃O₄ : NO = 3 : 1; từ đó hệ số tỉ lượng (tối giản) của HNO₃ là 28.

Đề bài

Cho phản ứng: Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO↑ + H₂O. Hệ số tỉ lượng của HNO₃ trong phương trình hóa học trên là (các hệ số là số nguyên, tối giản):

A. 4.
B. 1.
C. 28.
D. 10.

Đây là dạng bài thường gặp trong bài học về các hợp chất của nitrogen (Hóa học 11), kiểm tra kĩ năng cân bằng phản ứng oxi hóa – khử có HNO₃.

Cân bằng phương trình bằng thăng bằng electron

Bước 1: Xác định số oxi hóa

Trong Fe₃O₄, số oxi hóa trung bình của sắt là +8/3 (có thể coi Fe₃O₄ gồm FeO·Fe₂O₃, tức một Fe⁺² và hai Fe⁺³). Sau phản ứng, toàn bộ sắt thành Fe⁺³ trong Fe(NO₃)₃. Nitơ đổi từ +5 trong HNO₃ xuống +2 trong NO.

Bước 2: Viết quá trình nhường – nhận electron

Quá trình oxi hóa: Fe₃O₄ → 3Fe⁺³ + 1e (chỉ nguyên tử Fe⁺² nhường 1 electron).
Quá trình khử: N⁺⁵ + 3e → N⁺².

Bước 3: Cân bằng số electron

Bội chung nhỏ nhất của 1 và 3 là 3, nên nhân quá trình oxi hóa với 3 và quá trình khử với 1: 3Fe₃O₄ nhường 3 electron, 1 nguyên tử N⁺⁵ nhận 3 electron tạo 1 phân tử NO.

Bước 4: Đặt hệ số và hoàn thiện

3Fe₃O₄ tạo 9Fe(NO₃)₃, cần 9 × 3 = 27 gốc NO₃⁻ làm môi trường tạo muối.
Cộng thêm 1 phân tử HNO₃ bị khử thành NO: tổng HNO₃ = 27 + 1 = 28.
28 nguyên tử H của HNO₃ tạo 14H₂O.

Phương trình hoàn chỉnh: 3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O

Kiểm tra số nguyên tử

Nguyên tố	Vế trái	Vế phải
Fe	3 × 3 = 9	9
N	28	9 × 3 + 1 = 28
H	28	14 × 2 = 28
O	3 × 4 + 28 × 3 = 96	9 × 9 + 1 + 14 = 96

Các hệ số 3, 28, 9, 1, 14 không có ước chung lớn hơn 1, nên đây là bộ hệ số tối giản. Hệ số tỉ lượng của HNO₃ là 28.

Vì sao các phương án còn lại sai?

A. 4: đây là hệ số của HNO₃ khi cho sắt kim loại tác dụng với HNO₃ loãng: Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O. Nhầm Fe với Fe₃O₄ sẽ chọn 4.
B. 1: đây là hệ số của NO, hoặc số phân tử HNO₃ đóng vai trò chất oxi hóa, không phải tổng hệ số HNO₃.
D. 10: đây là hệ số của HNO₃ khi sản phẩm khử là NO₂ (HNO₃ đặc): Fe₃O₄ + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O. Đề cho sản phẩm là NO nên không chọn 10.

Kiến thức cần nhớ về HNO₃ và hệ số tỉ lượng

Hệ số tỉ lượng là gì?

Hệ số tỉ lượng là các số đặt trước công thức hóa học trong phương trình đã cân bằng, cho biết tỉ lệ số mol (số phân tử) các chất tham gia và tạo thành. Đề thường yêu cầu bộ hệ số nguyên, tối giản.

Vai trò kép của HNO₃

Trong phản ứng với Fe₃O₄, HNO₃ vừa là chất oxi hóa (1 phân tử bị khử thành NO), vừa là môi trường (27 phân tử cung cấp gốc nitrat tạo muối). Vì vậy hệ số HNO₃ lớn hơn nhiều so với số electron trao đổi.

Sản phẩm khử của HNO₃

Điều kiện	Sản phẩm khử thường gặp	Số electron N⁺⁵ nhận
HNO₃ đặc	NO₂ (khí nâu đỏ)	1
HNO₃ loãng	NO (khí không màu, hóa nâu trong không khí)	3
HNO₃ rất loãng với kim loại mạnh (Mg, Al, Zn)	N₂O, N₂ hoặc NH₄NO₃	8 (N₂O), 10 (N₂), 8 (NH₄⁺)

Công thức tính nhanh số mol HNO₃

Khi oxit sắt tác dụng với HNO₃ tạo NO, có thể dùng: n(HNO₃) = 4n(NO) + 2n(O trong oxit). Kiểm tra với 3 mol Fe₃O₄: n(O) = 12, n(NO) = 1, nên n(HNO₃) = 4 + 24 = 28, khớp với hệ số đã cân bằng. Với sản phẩm NO₂, công thức tương ứng là 2n(NO₂) + 2n(O trong oxit).

Lỗi thường gặp khi cân bằng

Coi cả 3 nguyên tử Fe trong Fe₃O₄ đều nhường electron. Thực tế chỉ phần Fe⁺² nhường, tổng 1 electron cho mỗi Fe₃O₄.
Chỉ đặt hệ số cho phần HNO₃ bị khử mà quên phần tạo muối, dẫn đến hệ số 1.
Không kiểm tra lại oxi, nên không phát hiện sai ở hệ số H₂O.
Nhầm sản phẩm khử NO với NO₂, dẫn đến hệ số 10.

Bài tập luyện thêm có đáp án

Bài 1. Cân bằng: FeO + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O. Hệ số của HNO₃ là bao nhiêu?

Đáp án: 3FeO + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O, hệ số HNO₃ là 10. Kiểm tra oxi: 3 + 30 = 33 và 27 + 1 + 5 = 33.

Bài 2. Cân bằng phản ứng Cu + HNO₃ loãng → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O và tính tổng hệ số.

Đáp án: 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O. Tổng hệ số: 3 + 8 + 3 + 2 + 4 = 20.

Bài 3. Hòa tan hết 23,2 g Fe₃O₄ trong dung dịch HNO₃ loãng dư, sản phẩm khử duy nhất là NO. Tính thể tích NO (đkc) và số mol HNO₃ phản ứng.

Đáp án: n(Fe₃O₄) = 23,2 : 232 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(NO) = 0,1 : 3 ≈ 0,0333 mol, V(NO) = 0,0333 × 24,79 ≈ 0,826 L. n(HNO₃) = 0,1 × 28 : 3 ≈ 0,933 mol (kiểm tra bằng công thức nhanh: 4 × 0,0333 + 2 × 0,4 ≈ 0,933 mol).

Câu hỏi thường gặp

Hệ số tỉ lượng của HNO3 trong phản ứng Fe3O4 + HNO3 tạo NO là bao nhiêu?

Là 28, theo phương trình 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O.

Trong phản ứng này có bao nhiêu phân tử HNO3 đóng vai trò chất oxi hóa?

Chỉ 1 trong 28 phân tử HNO3 bị khử thành NO; 27 phân tử còn lại đóng vai trò môi trường tạo muối Fe(NO3)3.

Mỗi phân tử Fe3O4 nhường bao nhiêu electron khi tác dụng với HNO3?

Nhường 1 electron, vì Fe3O4 tương đương FeO·Fe2O3 và chỉ nguyên tử Fe+2 bị oxi hóa lên Fe+3.

Nếu Fe3O4 tác dụng với HNO3 đặc tạo NO2 thì hệ số HNO3 là bao nhiêu?

Là 10: Fe3O4 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O.