Fe + HNO3 đặc → Fe(NO3)3 + N2O + H2O

Fe + HNO3 đặc → Fe(NO3)3 + N2O + H2O | Fe ra Fe(NO3)3

Trịnh Thị Thu Hiền Ngày: 07-12-2023 Lớp 12

3.3 K

Tailieumoi.vn xin giới thiệu phương trình Fe + HNO₃ đặc → Fe(NO₃)₃ + N₂O + H₂O gồm điều kiện phản ứng, cách thực hiện, hiện tượng phản ứng và một số bài tập liên quan giúp các em củng cố toàn bộ kiến thức và rèn luyện kĩ năng làm bài tập về phương trình phản ứng hóa học. Mời các bạn đón xem:

Phương trình Fe + HNO₃ đặc → Fe(NO₃)₃ + N₂O + H₂O

1. Phương trình phản ứng hóa học

8Fe + 30HNO₃ → 8Fe(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

2. Hiện tượng nhận biết phản ứng.

- Mẫu sắt tan dần tạo thành dung dịch có màu nâu đỏ, có hiện tượng sủi bọt khí, khí không màu thoát ra

3. Điều kiện phản ứng

- Nhiệt độ thường

4. Cân bằng phản ứng oxi hóa khử FeO+HNO₃→ Fe(NO₃)₃ + N₂O+H₂O bằng phương pháp thăng bằng electron

Bước 1. Xác định sự thay đổi số oxi hóa

Fe⁺²O + HN⁺⁵O₃ → Fe⁺³(NO₃)₃ + N⁺¹₂O + H₂O

Bước 2. Viết quá trình trao đổi ecletron

Quá trình oxi hóa: 8x

Quá trình khử: 1x

Fe⁺²→ Fe⁺³ + 1e

2N⁺⁵ + 8e → N⁺¹₂O

Bước 3. Đặt các hệ số và cân bằng phản ứng

8FeO + 26HNO₃ → 8Fe(NO₃)₃ + N₂O + 13H₂O

5. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

5.1. Bản chất của Fe (Sắt)

- Trong phản ứng trên Fe là chất khử.

- Fe là kim loại tác dụng được với các axit HNO₃, H₂SO₄ đặc.

5.2. Bản chất của HNO₃ (Axit nitric)

- Trong phản ứng trên HNO₃ là chất oxi hoá.

- Đây là một monoaxit mạnh, có tính oxi hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ.

6. Tính chất hóa học

6.1. Tính chất hóa học của Fe

a. Tác dụng với phi kim

Với oxi: 3Fe + 2O₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ Fe₃O₄

Với clo: 2Fe + 3Cl₂ $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ 2FeCl₃

Với lưu huỳnh: Fe + S $\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}$ FeS

Ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng được với nhiều phi kim.

b. Tác dụng với dung dịch axit

Tác dụng với với HCl, H₂SO₄ loãng

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng; HNO_{3 đặc}:

2Fe + 6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Không tác dụng với H₂SO₄ đặc nguội, HNO₃ đặc, nguội

c. Tác dụng với dung dịch muối

Đẩy được kim loại yếu hơn ra khỏi muối

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

6.2. Tính chất hóa học của HNO3

a. Axit nitric là một trong những axit mạnh nhất:

Axit nitric được xếp hạng trong danh sách những axit mạnh nhất. Đây là một axit khan – một monoaxit mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ với hằng số cân bằng axit (pKa) = -2.

Axit nitric phân li hoàn toàn thành các ion H+ và NO3- trong dung dịch loãng. Dung dịch HNO3 làm quỳ tím chuyển đỏ.

HNO3 có tác dụng với oxit bazơ, bazơ và muối của axit yếu hơn tạo ra muối nitrat.

Ví dụ:

CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O

CaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2

Ba(OH)2 + 2HNO3 → Ba(NO3)2 + 2H2O

Axit nitric tác dụng với oxit bazơ, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên hóa trị cao nhất:

Ví dụ:

FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O

FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O + CO2

b. Axit nitric có tính oxi hóa:

Axit nitric cũng là 1 trong những axit có tính oxi hóa mạnh. Nó có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ, phụ thuộc vào nồng độ axit mạnh hay yếu của chất khử. Cùng tìm hiểu tính oxi hóa của axit nitric thông qua 3 phản ứng:

Một là,Tác dụng với kim loại

Hai là, Tác dụng với phi kim

Ba là, Tác dụng với hợp chất

Tác dụng với kim loại

Axit nitric có khả năng oxi hóa hầu hết các kim loại tạo ra muối nitrat, ngay cả kim loại có tính khử yếu (Cu, Ag)…, ngoại trừ Pt và Au. Lúc này, kim loại bị oxi hóa đến mức cao nhất. Sản phẩm của phản ứng này sẽ là NO2(+4) đối với HNO3 đặc và NO(+2) đối với HNO3 loãng. Nhôm, sắt và crom thụ động với axit nitric đặc nguội vì lớp màng oxit bền được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp. Đây cũng là lý do bình nhôm hoặc sắt được dùng để đựng HNO3 đặc.

Phương trình phản ứng:

Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O (nhiệt độ)

Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O

Kim loại + HNO3 loãng lạnh → muối nitrat + H2

Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)

Ví dụ:

Cu + 4HNO3 đặc → Cu(NO3)2 + 2NO2(↑) + 2H2O

3Cu + 8HNO3 loãng → 3Cu(NO3)2 + 2NO (↑) + 4H2O

Tác dụng với phi kim

Khi được đun nóng, HNO3 đặc có khả năng oxi hóa được các phi kim như S, C, P… (các nguyên tố á kim, ngoại trừ halogen và silic). Sản phẩm tạo thành là nito dioxit (nếu là axit nitric đặc) và oxit nito (với axit loãng và nước).

Ví dụ:

S + 6HNO3 đặc → H2SO4 + 6NO2(↑) + 2H2O (nhiệt độ)

C + 4HNO3 đặc → 4NO2 + 2H2O + CO2

P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4

3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O

Tác dụng với hợp chất

Là một trong những axit cực mạnh, axit nitric (HNO3) đặc có khả năng oxi hóa – phá hủy nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ khác nhau.. Vải, giấy, mùn cưa,… đều bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc. Vì vậy, sẽ vô cùng nguy hiểm nếu để axit nitric (HNO3) tiếp xúc với cơ thể người.

Ví dụ:

3H2S + 2HNO3 (>5%) → 3S (↓) + 2NO + 4H2O

PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4(↓) + 8NO2 + 4H2O

HNO3 hòa tan Ag3PO4, không tác dụng với HgS.

7. Cách thực hiện phản ứng

- Cho mẫu sắt vào dung dịch HNO3 loãng, tiến hành đun nóng.

8. Bạn có biết

- Hiện tại chúng tôi không có thêm bất kỳ thông tin nào thêm về phương trình này.

9. Bài tập liên quan

Câu 1. Hệ số cân bằng của phương trình hóa học: Fe + HNO₃→ Fe(NO₃)₃ + N₂O + H₂O

A. 8:24:8:3:12

B. 6:30:6:3:15

C. 6:30:6:2:15

D. 8:30:8:3:15

Lời giải:

Đáp án: D

Câu 2. Dãy nào dưới đây gồm các chất mà nguyên tố nitơ có khả năng vừa thể hiện tính oxi hóa vừa tính khử khi tham gia phản ứng hóa học?

A. NH₃, N₂O₅, N₂, NO₂

B. NH₃, NO, HNO₃, N₂O₅

C. N₂, NO, NO₂, N₂O₅

D. NO₂, N₂, NO, N₂O₃

Lời giải:

Đáp án: D

Nguyên tố N có các số oxi hóa: -3, 0, +1, + 2, +3, +4, +5

Những nguyên tố N mang số oxi hóa trung gian có khả năng vừa thể hiện tính oxi hóa, vừa thể hiện tính khử khi tham gia phản ứng

Trong NH₃, Nitơ có số oxi hóa -3, là số oxi hóa thấp nhất nên chỉ thể hiện tính khử.

Trong HNO₃ và N₂O₅, N có số oxi hóa +5, là số oxi hóa cao nhất nên chỉ thể hiện tính oxi hóa.

Câu 3. R có oxit cao nhất là R₂O₅, trong hợp chất của R với hiđro có 17,64% khối lượng H. Nguyên tố R là:

A. S

B. P

C. N

D. Cl

Lời giải:

Đáp án: C

R có oxit cao nhất là R₂O₅→ hợp chất của R với hiđro có dạng RH₃

%H= $\frac{3}{M + 3}$ = $\frac{17, 64}{100}$ → M= 14 → M là nguyên tố nitơ

Câu 4. Trong các oxit của nito thì oxit được điều chế trực tiếp từ phản ứng của nitơ với oxi là:

A. NO₂

B. NO

C. N₂O

D. N₂O₅

Lời giải:

Đáp án: B

Oxit được điều chế trực tiếp từ phản ứng của nitơ với oxi là NO.

N₂ + O₂ ⇔ 2NO.

Câu 5. Trong 3 oxit: FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ thì chất nào phản ứng với HNO₃ đặc nóng không tạo ra khí là:

A. Fe₂O₃

B. FeO và Fe₃O4

C. Fe₃O₄

D. FeO

Lời giải:

Đáp án: A

Fe₂O₃ + 6HNO₃→ 2Fe(NO₃)₃+ 3H₂O

FeO + 4HNO₃ đặc nóng → Fe(NO₃)₃ + NO₂↑+ 2H₂O

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ đặc nóng → 9Fe(NO₃)₃+ NO₂↑+ 14H₂O

Câu 6. Cho hỗn hợp gồm 0,14 mol Mg và 0,01 mol MgO phản ứng vừa đủ với dung dịch HNO₃ thu được 0,448 lít (đktc) khí N₂ và dung dịch X. Khối lượng muối trong X là:

A. 23 gam

B. 24,5 gam

C. 22,2 gam

D. 20,8 gam

Lời giải:

Đáp án: A

Bảo toàn nguyên tố Mg ta có : n_Mg(NO3)2= n_Mg+ n_MgO = 0,15 mol

n_{khí N2} = 0,02 mol.

Quá trình cho e:

Mg → Mg²⁺+ 2e (1)

0,14 → 0,28 mol

Quá trình nhận e:

2NO^3- + 10e + 12H⁺ → N₂ + 6H₂O (2)

0,2 ← 0,02 mol

Nểu chỉ có 1 quá trình nhận e (2) thì số mol e cho khác số mol e nhận

Do đó phải có quá trình nhận e (3) và số mol e nhận ở (3) bằng:

0,28 - 0,2=0,08 mol

NO^3-+ 8e + 10H⁺ → NH₄⁺+ 3H₂O (3)

0,08 → 0,01 mol

Muối trong X gồm 0,15 mol Mg(NO₃)₂ và 0,01 mol NH₄NO₃

→m_muối= 0,15.148+ 0,01.80 = 23 gam

Câu 7. Đốt cháy 5,6g bột Fe trong bình đựng O₂ thu được 7,36g hỗn hợp X gồm 4 chất rắn. Hoà tan hỗn hợp X bằng dung dịch HNO₃ vừa đủ thu được V ml (đktc) hỗn hợp khí Y gồm NO và NO₂ (không còn sản phẩm khử nào khác của N⁺⁵) và dung dịch Z. Tỉ khối của Y so với H₂ bằng 19. Giá trị của V là.

A. 0,336 lít

B. 0,224 lít

C. 0,896 lít

D. 1,008 lít

Lời giải:

Đáp án: C

M_X = 19.2 = 38

Phương pháp sơ đồ đường chéo

=> n_N2 = n_NO2 = x

m_Fe+ m_O = m_oxit

=> m_O = m_oxit- m_Fe = 7,36 - 5,6 = 1,76 gam

=> n_O = 0,11 mol

Fe⁰ → Fe³⁺ + 3e

0,1 0,3

O⁰ +2e → O^2-

N⁺⁵+ 3e → N⁺²

3x x x

N⁺⁵ +1e → N⁺⁴

0,11 0,22 x

Bảo toàn e: 0,3 = 0,22 + 3x + x =0,22 + 4x => x = 0,02

=> n_khí= 2x = 0,04 mol

=> V_khí= 0,04.22,4 = 0,896 lít

Câu 8. Hòa tan hoàn toàn 20 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl 4M thu được 11,2 lít H₂ (đktc) và dung dịch D. Để kết tủa hoàn toàn các ion trong D cần 600 ml dung dịch NaOH 2M. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là :

A. 0,1 lít.

B. 0,3 lít.

C. 0,15 lít.

D. 0,2 lít.

Lời giải:

Đáp án: B

n_NaCl= n_NaOH = 1,2 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Clo

=> n_HCl= n_NaCl= 1,2 (mol)

V_HCl = $\frac{1, 2}{4}$ = 0,3 lít

Câu 9. Đều chế FeCl₂ bằng cách cho Fe tác dụng với dung dịch HCl. Để bảo quản dung dịch FeCl₂ thu được không bị chuyển thành hợp chất sắt (III), người ta có thể cho thêm vào dung dịch

A. một lượng sắt dư .

B. một lượng kẽm dư.

C. một lượng HCl dư.

D. một lượng HNO₃ dư.

Lời giải:

Đáp án: A

Dung dịch FeCl₂ dễ bị không khí oxi hóa thành muối Fe³⁺ . Để bảo quản FeCl₂ người ta thêm 1 lương Fe vì: Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺

Không dùng HNO₃ vì HNO₃ oxi hóa luôn ion Fe²⁺ thành Fe³⁺,

Không dùng Zn sẽ tạo ra 1 lượng muối Zn²⁺,

Không dùng HCl sẽ không ngăn cản quá trình tạo Fe³⁺.