Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O

Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O | Fe3O4 ra Fe(NO3)3

Trịnh Thị Thu Hiền Ngày: 26-06-2024 Lớp 12

759

Tailieumoi.vn xin giới thiệu phương trình Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 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 Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

1. Phương trình phản ứng hóa học

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:

${\overset{+ \frac{8}{3}}{F e}}_{3} O_{4} + H \overset{+ 5}{N} O_{3} \to \overset{+ 3}{F e} {(N O_{3})}_{3} + \overset{+ 2}{N} O + H_{2} O$

Chất khử: Fe₃O₄; chất oxi hoá: HNO₃.

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử

- Quá trình oxi hoá: $\overset{+ \frac{8}{3}}{3 F e} \to \overset{+ 3}{3 F e} + 1 e$

- Quá trình khử: $\overset{+ 5}{N} + 3 e \to \overset{+ 2}{N}$

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá

$\begin{matrix} 3 \times \\ 1 \times \end{matrix} |\begin{array}{l} \overset{+ \frac{8}{3}}{3 F e} \to \overset{+ 3}{3 F e} + 1 e \\ \overset{+ 5}{N} + 3 e \to \overset{+ 2}{N} \end{array}$

Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O

2. Hiện tượng nhận biết phản ứng.

- Hiện tượng sau phản ứng thoát ra khí không màu NO hóa nâu trong không khí.

3. Cân bằng phương trình oxi hóa khử Fe₃O₄ + HNO₃→ Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

Fe3O4 + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O | Fe3O4 ra Fe(NO3)3 (ảnh 1)

Cân bằng: 3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O

4. Điều kiện phản ứng

- Không có

5. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

a. Bản chất của Fe₃O₄ (Sắt từ oxit)

- Trong phản ứng trên Fe₃O₄ là chất khử.

- Oxit sắt từ có tính khử thể hiện khi tác dụng với các chất có tính oxi hoá mạnh như: HNO₃, H₂SO₄ đặc...

b. Bản chất của HNO₃ (Axit nitric)

- Trong phản ứng trên HNO₃ là chất oxi hoá.

- HNO₃tác dụng với oxit bazo, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất chưa lên hoá trị cao nhất.

6. Tính chất của Sắt (Fe)

6.1. Tính chất vật lí

Là chất rắn, màu đen, không tan trong nước và có từ tính

6.2. Tính chất hóa học của Fe3O4

+ Tính oxit bazơ

Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch axit như HCl, H₂SO₄loãng tạo ra hỗn hợp muối sắt (II) và sắt (III).

Fe₃O₄ + 8HCl → 2FeCl₃+ FeCl₂ + 4H₂O

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ loãng→ Fe₂(SO₄)₃+ FeSO₄ + 4H₂O

+ Tính khử

Fe₃O₄là chất khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh:

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃+ NO + 14H₂O

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 10H₂O

+ Tính oxi hóa

Fe₃O₄ là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh ở nhiệt độ cao như: H₂, CO, Al:

Fe₃O₄ + 4H₂→ 3Fe + 4H₂O

Fe₃O₄+ 4CO → 3Fe + 4CO₂

3 Fe₃O4 + 8Al → 4Al₂O₃ + 9Fe

6.3. Tính chất hóa học của HNO3

a. Tính axit

Là một trong số các axit mạnh nhất, trong dung dịch:

HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

- Dung dịch axit HNO₃ có đầy đủ tính chất của môt dung dịch axit: làm đỏ quỳ tím, tác dụng với oxit bazơ, bazơ, muối của axit yếu hơn.

b. Tính oxi hóa

Kim loại hay phi kim khi gặp axit HNO₃ đều bị oxi hóa về trạng thái oxi hóa cao nhất.

- Với kim loại: HNO₃ oxi hóa hầu hết các kim loại (trừ vàng (Au) và platin(Pt))

* Với những kim loại có tính khử yếu: Cu, Ag, ...

Ví dụ:

Cu + 4HNO₃(đ) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

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

* Khi tác dụng với những kim loại có tính khử mạnh hơn: Mg, Zn, Al, ...

- HNO₃ đặc bị khử đến NO₂.

Ví dụ:

Mg + 4HNO₃(đ) → Mg(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

- HNO₃ loãng bị khử đến N₂O hoặc N₂.

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

- HNO₃ rất loãng bị khử đến NH₃(NH₄NO₃).

4Zn + 10HNO₃ (rất loãng) → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

* Lưu ý: Fe, Al, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO₃ đặc nguội.

- Với phi kim:

Khi đun nóng HNO₃ đặc có thể tác dụng với phi: C, P, S, …(trừ N₂ và halogen).

S + 6HNO₃(đ) → H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

- Với hợp chất:

- H₂S, HI, SO₂, FeO, muối sắt (II), … có thể tác dụng với HNO₃ nguyên tố bị oxi hoá trong hợp chất chuyển lên mức oxi hoá cao hơn.

Ví dụ:

3FeO + 10HNO₃(đ) → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

3H₂S + 2HNO₃(đ) → 3S + 2NO + 4H₂O

- Nhiều hợp chất hữu cơ như giấy, vải, dầu thông, … bốc cháy khi tiếp xúc với HNO₃ đặc.

7. Cách thực hiện phản ứng

- Cho Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch axit nitric HNO₃.

8. Bài tập liên quan

Câu 1. Fe₃O₄ có thể tác dụng được với các chất trong dãy nào sau đây?

A. CO, H₂SO₄

B. HNO₃, KCl

C. H₂, NaOH

D. HCl, MgCl2

Lời giải

Đáp án: A

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe + 4CO₂

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

B sai vì Fe₃O₄ không phản ứng với KCl

C sai vì Fe₃O₄ không phản ứng với NaOH

D sai vì Fe₃O₄ không phản ứng với MgCl₂

Câu 2. Cho các chất sau: Fe(OH)₃, Fe₃O₄, FeSO₄, Fe(NO₃)₂. Số chất tác dụng với dung dịch HCl là

A. 4.

B. 2.

C. 3.

D. 1.

Lời giải

Đáp án: C

Các chất tác dụng được với dung dịch HCl là: Fe(OH)₃, Fe₃O₄, Fe(NO₃)₂ → có 3 chất

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O

Fe₃O₄ + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O

9Fe(NO₃)₂ + 12HCl → 5Fe(NO₃)₃ + 4FeCl₃ + 3NO + 6H₂O

Câu 3: Hòa tan hoàn toàn 6,96 gam Fe₃O₄ vào dung dịch HNO₃ loãng sau phản ứng thu được khí không màu hóa nâu trong không khí (sản phẩm khử duy nhất). Tính thể tích khí thu được ở đktc là:

A. 224 ml

B. 448 ml

C. 336 ml

D. 896 ml

Lời giải

Đáp án: A

Theo đề bài ta có:

n_Fe3O4 = 0,03 mol;

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO↑+ 14H₂O

=> n_NO = 0,03/3 = 0,01

=> V_NO= 0,01.22,4 = 0,224 lít = 224 ml

Câu 4. Cặp chất không xảy ra phản ứng hóa học là

A. Fe và dung dịch FeCl₃.

B. Fe và dung dịch HCl.

C. Cu và dung dịch FeCl₃.

D. Cu và dung dịch FeCl₂.

Lời giải

Đáp án: D

A. Fe và dung dịch FeCl₃.

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

B. Fe và dung dịch HCl.

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

C. Cu và dung dịch FeCl₃.

Cu + FeCl₃ → CuCl₂ + FeCl₂

Câu 5: Dùng hóa chất nào sau đây để nhận biết 3 dung dịch mất nhãn sau: HNO₃, H₂SO₄, H₂O

A.quỳ tím và dung dịch BaCl₂

B. quỳ tím và dung dịch NaOH

C. dung dịch NaOH

D. Na và dung dịch quỳ tím

Lời giải

Đáp án: A

Trích mẫu thử và đánh số thứ tự

Sử dụng quỳ tím nhận biết được HNO₃, H₂SO₄

Không làm đổi màu quỳ tím là H₂O

Dùng BaCl₂ để nhận biết 2 dung dịch còn lại

Ống nghiệm xuất hiện kết tủa trắng thì dung dịch ban đầu là H₂SO₄

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + HCl

Không có hiện tượng gì là HNO₃

Câu 6: Dung dịch Fe²⁺ không làm mất màu dung dịch nào sau đây?

A. Dung dịch KMnO₄ trong môi trường H₂SO₄

B. Dung dịch K₂Cr₂O₇ trong môi trường H₂SO₄

C. Dung dịch Br₂

D. Dung dịch CuCl₂

Lời giải

Đáp án: D

Mất màu thuốc tím

10FeCl₂ + 24H₂SO₄+ 6KMnO₄ → 10Cl₂ + 5Fe₂(SO₄)₃ + 24H₂O + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄

Mất màu dung dịch màu da cam

6FeCl₂ + K₂Cr₂O₇ + 14HCl → 6FeCl₃ + 2KCl + 2CrCl₃ + 7H₂O

Mất màu nâu đỏ

6FeCl₂ + 3Br₂ → 4FeCl₃ + 2FeBr₃

Câu 7. Cho hỗn hợp bột Al, Fe vào dung dịch chứa Cu(NO₃)₂ và AgNO₃. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn gồm ba kim loại là:

A. Al, Cu, Ag.

B. Al, Fe, Cu.

C. Fe, Cu, Ag.

D. Al, Fe, Ag

Lời giải

Đáp án: C

Nhận thấy, nếu Al dư thì chắc chắn Fe chưa phản ứng , và cả Cu²⁺ và Ag⁺ đều bị đẩy ra khỏi muối (tạo Ag , Cu)

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

2Al + 3Cu(NO₃)₂→ 2Al(NO₃)₃ + 3Cu

Al + 3AgNO₃ → Al(NO₃)₃ + 3Ag

=> Nêu Al dư có tất cả 4 Kim loại sau phản ứng (trái giả thiết)

=> Do đó Al hết => 3 kim loại là Fe, Cu , Ag

Câu 8. Trộn 5,4 gam bột Al với 17,4 gam bột Fe₃O₄ rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₃O4 thành Fe. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H₂SO₄ loãng (dư), thu được 5,376 lít khí H₂ (đktc). Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là

A. 80%.

B. 90%.

C. 70%.

D. 60%.

Lời giải

Đáp án: A

n_Al= 0,2 mol;

n_Fe3O4 = 0,075 mol

Gọi x la số mol Al phản ứng

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra.

8Al + 3Fe₃O₄ → 9Fe + 4Al₂O₃

x → 9x/8

=> n_{Al dư} =0,4 - x

n_Fe = 9x/8

Al + 3HCl → AlCl₃ + 3/2H₂

Fe + 2HCl → FeCl₂+ H₂

=> n_H2 = (0,4 - x).3/2 + 9x/8 = 0,24

=> x = 0,16

=> H = 0,16/0,2 = 80%

Câu 9. Hòa tan hoàn toàn 25,6 gam hỗn hợp A gồm Cu và Fe₂O₃ vào dung dịch HNO₃ 2M (dư 20% so với lượng cần phản ứng) thu được dung dịch B và 2,24 lít NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Thành phần phần trăm khối lượng Fe₂O₃ trong dung dịch A là:

A. 62,5%

B. 37.5%

C. 40%

D. 60%.

Lời giải

Đáp án: A

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

(1) 3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

(2) Fe₂O₃ + 6HNO₃ → 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

n_NO= 2,24 : 22,4 = 0,1 mol

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

2n_Cu = 3n_NO => n_Cu = 1,5n_NO = 1,5.0,1 = 0,15 mol

=> m_Fe2O3 = mhỗn hợp – m_Cu = 25,6 – 0,15.64 = 16 gam

=> n_Fe2O3 = 16 : 160 = 0,1 mol

=> %m_Fe2O3 = (16 : 25,6).100% = 62,5%

Câu 10. Nung nóng hết 27,3 gam hỗn hợp X gồm NaNO₃ và Cu(NO₃)₂ rồi hấp thụ toàn bộ khí thu được vào H₂O thấy có 1,12 lít khí (đktc) bay ra. Khối lượng Cu(NO₃)₂ trong X là

A. 18,8 gam

B. 8,6 gam

C. 4,4 gam

D. 9,4 gam

Lời giải

Đáp án: C

Gọi n_NaNO3 = a mol; n_Cu(NO3)2 = b mol

=> m_{hỗn hợp} = 85a + 188b = 27,3 (1)

2NaNO₃ → 2NaNO₂ + O₂

a → 0,5a

2Cu(NO₃)₂ → 2CuO + 4NO₂ + O₂

b → 2b → 0,5b

Hấp thụ khí vào nước:

4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃

2b → 0,5b

=> n_{khí còn lại} = 0,5a = 0,05 => a = 0,1

Thay a = 0,1 vào (1) => b = 0,1

=> m_Cu(NO3)2 = 0,1.188 = 18,8 gam

Câu 11. Nhận định đúng về phản ứng điều chế HNO₃ trong phòng thí nghiệm bằng phản ứng

NaNO₃ + H₂SO₄ → HNO₃ + NaHSO₄.

A. có thể dùng axit sunfuric loãng.

B. có thể thay thế natri nitrat bằng kali nitrat.

C. axit nitric thu được ở dạng lỏng không cần làm lạnh.

D. đây là phản ứng oxi hóa khử.

Lời giải

Đáp án: B

A sai vì không thể dùng axit sunfuric loãng.

B đúng vì có thể thay thế natri nitrat bằng kali nitrat.

C sai vì axit nitric dễ bay hơi nên thu được hơi HNO₃.

D sai vì đây là phản ứng trao đổi vì không làm thay đổi số oxi hóa.

Câu 12. Nhiệt phân hoàn toàn m gam hỗn hợp Al(NO₃)₃ và Fe(NO₃)₂ thu được 47,3 gam chất rắn Y. Hòa tan Y trong dung dịch NaOH thấy có 0,3 mol NaOH phản ứng. Khối lượng hỗn hợp muối là

A. 88,8.

B. 135,9.

C. 139,2.

D. 69,6.

Lời giải

Đáp án: B

Xác định thành phần chất Y

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

2Fe(NO₃)₂→ Fe₂O₃ + 4NO₂ + 0,5O₂

4Al(NO₃)₃ → 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

⟹ Chất rắn Y gồm Fe₂O₃ và Al₂O₃

Tính n_Fe2O3và n_Al2O3

Khi cho Y vào NaOH thì chỉ có Al₂O₃ phản ứng

2NaOH + Al₂O₃ → 2NaAlO₂ + H₂O.

0,3 → 0,15

⟹ m_Al2O3 = 102.0,15 = 15,3 gam

⟹ m_Fe2O3 = m_{chất rắn} - m_Al2O3 = 47,3 - 15,3 = 32 gam

⟹ n_Fe2O3= 0,2 mol

Tính m gam hh Al(NO₃)₃ và Fe(NO₃)₂

Bảo toàn nguyên tố Fe ⟹ nFe(NO₃)₂ = 2nFe₂O₃ = 0,4 mol ⟹ mFe(NO₃)₂ = 72 gam

Bảo toàn nguyên tố Al ⟹ nAl(NO₃)₃ = 2nAl₂O₃ = 0,3 mol ⟹ mAl(NO₃)₃ = 63,9 gam

⟹ m = m_Fe(NO3)2 + m_Al(NO3)3= 135,9 gam.

Câu 13. Cho Na₂O vào dung dịch muối X, thu được kết tủa màu trắng. Muối X là chất nào sau đây?

A. NaCl.

B. FeCl₃.

C. CuCl₂.

D. MgCl₂.

Lời giải

Đáp án: D

Khi cho Na₂O vào nước có phản ứng sau: Na₂O + H₂O → NaOH

A. NaCl không phản ứng với NaOH

B. FeCl₃ tác dụng với NaOH sinh ta kết tủa màu nâu đỏ:

FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl

C. CuCl₂ tác dụng với NaOH sinh ra kết tủa màu xanh lam:

CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + 2NaCl

D. MgCl₂ tác dụng với NaOH sinh ra kết tủa màu trắng:

MgCl₂+ 2NaOH → Mg(OH)₂↓ + 2NaCl

Câu 14. Cho từng chất: Fe, FeO, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, Fe₃O₄, Fe₂O₃, Fe(NO₃)₂, Fe(NO₃)₃, FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃, FeCO₃ lần lượt phản ứng với HNO₃ đặc, nóng. Số phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử là