FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O: cân bằng và hiện tượng
Lớp 10Hóa học

FeS + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO + H2O: cân bằng và hiện tượng

Trả lời nhanh

Phương trình đã cân bằng: FeS + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + 3NO↑ + 2H2O (HNO3 loãng). Trong phản ứng, FeS bị oxi hoá: Fe+2 lên Fe+3, S-2 lên S+6, cho tổng 9 electron; HNO3 là chất oxi hoá, N+5 xuống N+2 (NO), nhận 3 electron.

Phương trình phản ứng FeS + HNO3

Dạng đề bài thường cho: FeS + HNO3 → H2O + H2SO4 + NO + Fe(NO3)3. Sau khi cân bằng:

FeS + 6HNO3 (loãng) → Fe(NO3)3 + H2SO4 + 3NO↑ + 2H2O

  • Điều kiện: dung dịch HNO3 loãng, dư; thường đun nhẹ cho phản ứng xảy ra nhanh.
  • Loại phản ứng: oxi hoá – khử; FeS là chất khử, HNO3 vừa là chất oxi hoá vừa là môi trường tạo muối.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Làm lần lượt từng bước, các em sẽ thấy rất gọn.

  1. Xác định số oxi hoá thay đổi: Fe+2S-2 + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3 + H2S+6O4 + N+2O + H2O.
  2. Viết các quá trình:

    Fe+2 → Fe+3 + 1e

    S-2 → S+6 + 8e

    Gộp lại: FeS → Fe+3 + S+6 + 9e

    N+5 + 3e → N+2
  3. Cân bằng electron: 1 × (FeS → … + 9e) và 3 × (N+5 + 3e → N+2). Vậy hệ số FeS = 1, NO = 3.
  4. Cân bằng nguyên tố N: 3 N trong NO và 3 N trong Fe(NO3)3 nên HNO3 = 6.
  5. Cân bằng H rồi kiểm tra O: 6 H bên trái, H2SO4 chiếm 2 H, còn 4 H cho 2H2O. Số O hai vế đều bằng 18.

Phương trình ion thu gọn

FeS + 3NO3– + 4H+ → Fe3+ + SO42- + 3NO↑ + 2H2O

Kiểm tra điện tích: vế trái (−3 + 4) = +1; vế phải (+3 − 2) = +1. Số O: 9 = 4 + 3 + 2. Đã cân bằng.

Hiện tượng nhận biết

  • Chất rắn FeS (màu đen xám) tan dần.
  • Có khí không màu thoát ra (NO), gặp không khí hoá nâu đỏ do 2NO + O2 → 2NO2.
  • Dung dịch chuyển sang màu vàng nâu do ion Fe3+.

Nếu dùng HNO3 đặc, nóng thì sao?

Sản phẩm khử của N+5 lúc này là NO2 (mỗi N nhận 1e), nên cần 9 phân tử NO2 để nhận đủ 9e của một FeS:

FeS + 12HNO3 (đặc, nóng) → Fe(NO3)3 + H2SO4 + 9NO2↑ + 5H2O

Kiểm tra: N: 12 = 3 + 9; H: 12 = 2 + 10; O: 36 = 9 + 4 + 18 + 5. Khí thoát ra là NO2 màu nâu đỏ ngay từ đầu, khác với trường hợp loãng.

Tiêu chí HNO3 loãng HNO3 đặc, nóng
Khí sinh ra NO (không màu, hoá nâu ngoài không khí) NO2 (nâu đỏ)
Tỉ lệ FeS : HNO3 1 : 6 1 : 12
Số mol khí trên 1 mol FeS 3 9

Lỗi sai thường gặp

  • Chỉ tính Fe lên +3 mà quên lưu huỳnh: S-2 trong môi trường HNO3 bị oxi hoá lên +6 (thành H2SO4), không dừng ở S. Nếu quên, tổng electron sẽ là 1 thay vì 9.
  • Quên HNO3 làm môi trường: 6 phân tử HNO3 chứ không phải 3; một nửa nằm trong muối nitrat.
  • Viết Fe(NO3)2: HNO3 dư là chất oxi hoá mạnh, sắt luôn lên Fe3+.

Mẹo nhớ: “FeS cho 9e – NO nhận 3e – nhân 3 cho NO”; với NO2 thì nhận 1e nên nhân 9.

So sánh với FeS2 (pirit)

FeS2 cho 15e (Fe +1e, hai S mỗi S +7e), nên với HNO3 loãng:

FeS2 + 8HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 5NO↑ + 2H2O

Đừng nhầm hai chất này: FeS cho 9e, FeS2 cho 15e.

Bài luyện tập

  1. Bài 1. Hoà tan hoàn toàn 8,8 gam FeS trong dung dịch HNO3 loãng dư. Tính thể tích NO (đktc) và số mol HNO3 phản ứng.

    Đáp án: n(FeS) = 8,8 : 88 = 0,1 mol. Theo phương trình n(NO) = 0,3 mol, V = 0,3 × 22,4 = 6,72 lít; n(HNO3) phản ứng = 0,6 mol.
  2. Bài 2. Cũng 0,1 mol FeS nhưng dùng HNO3 đặc, nóng dư. Tính thể tích NO2 (đktc).

    Đáp án: n(NO2) = 0,9 mol, V = 0,9 × 22,4 = 20,16 lít.
  3. Bài 3. Tính khối lượng H2SO4 tạo thành ở Bài 1.

    Đáp án: n(H2SO4) = n(FeS) = 0,1 mol, m = 0,1 × 98 = 9,8 gam.

Câu hỏi thường gặp

FeS + HNO3 loãng cho sản phẩm gì?

Cho Fe(NO3)3, H2SO4, khí NO và H2O theo phương trình FeS + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + 3NO + 2H2O.

Vì sao lưu huỳnh trong FeS lên số oxi hoá +6?

HNO3 là chất oxi hoá mạnh, oxi hoá S(-2) lên mức cao nhất +6 tạo ion SO4(2-) hay H2SO4, đồng thời Fe(+2) lên Fe(+3).

1 mol FeS nhường bao nhiêu mol electron?

Nhường 9 mol electron: 1 mol từ Fe(+2) → Fe(+3) và 8 mol từ S(-2) → S(+6).

FeS + HNO3 đặc nóng khác gì HNO3 loãng?

Khí sinh ra là NO2 thay vì NO, tỉ lệ mol FeS : HNO3 là 1 : 12 và thu được 9 mol NO2 trên mỗi mol FeS.

Bài học liên quan