FeCO3 + H2SO4 đặc nóng: cân bằng phương trình

Trả lời nhanh

Phương trình cân bằng: 2FeCO₃ + 4H₂SO₄ (đặc, nóng) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 2CO₂↑ + 4H₂O. Đây là phản ứng oxi hoá – khử: Fe(+2) trong FeCO₃ bị oxi hoá thành Fe(+3), còn S(+6) trong H₂SO₄ đặc bị khử thành S(+4) trong SO₂. Hệ số 2 : 1 đến từ việc bảo toàn electron.

Phương trình phản ứng

2FeCO₃ + 4H₂SO₄ (đặc) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 2CO₂↑ + 4H₂O

Điều kiện: đun nóng, axit sunfuric ở dạng đặc. Sản phẩm gồm muối sắt(III) sunfat, hai khí không màu là SO₂ và CO₂, cùng nước.

Vì sao đây là phản ứng oxi hoá – khử?

Nhiều bạn thấy “muối cacbonat + axit” thì vội viết sản phẩm là muối + CO₂ + H₂O. Điều đó chỉ đúng với axit không có tính oxi hoá mạnh (HCl, H₂SO₄ loãng). Ở đây có hai điểm cần để ý:

Sắt trong FeCO₃ có số oxi hoá +2, là mức trung gian nên dễ bị oxi hoá lên +3.
H₂SO₄ đặc nóng có tính oxi hoá mạnh nhờ S(+6), nên nhận electron để thành SO₂.

Gặp muối Fe(II) cộng với H₂SO₄ đặc nóng, bạn hãy nghĩ ngay đến sản phẩm có Fe(III) và SO₂.

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Quá trình	Biểu diễn	Hệ số
Oxi hoá (chất khử FeCO₃)	Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e	× 2
Khử (chất oxi hoá H₂SO₄)	S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴	× 1

Bước 1: Mỗi Fe nhường 1e, mỗi S nhận 2e. Để số electron nhường bằng số nhận, cần 2 nguyên tử Fe cho 1 nguyên tử S. Vậy 2FeCO₃ ứng với 1SO₂.

Bước 2: 2 Fe cho 1 Fe₂(SO₄)₃; 2 C cho 2CO₂.

Bước 3: Đếm lưu huỳnh bên phải: 3 (trong muối) + 1 (trong SO₂) = 4, nên cần 4H₂SO₄.

Bước 4: Có 8 H ở vế trái nên tạo 4H₂O.

Kiểm tra oxi: vế trái 2×3 + 4×4 = 22; vế phải 12 + 2 + 4 + 4 = 22. Cân bằng đúng.

Trong 4 phân tử H₂SO₄, chỉ 1 phân tử đóng vai trò chất oxi hoá, 3 phân tử còn lại làm môi trường (tạo gốc sunfat trong muối).

Hiện tượng nhận biết

Chất rắn FeCO₃ (màu trắng xám hoặc vàng nhạt) tan dần.
Có khí không màu thoát ra; SO₂ có mùi hắc, đặc trưng.
Dung dịch chuyển sang màu vàng nâu do ion Fe³⁺.

Để nhận ra SO₂ trong hỗn hợp khí, dẫn qua dung dịch brom hoặc thuốc tím: dung dịch bị nhạt màu vì SO₂ có tính khử, còn CO₂ không làm nhạt màu. Cả hai khí đều làm đục nước vôi trong nên không dùng nước vôi để phân biệt.

So sánh với các axit khác

Axit	Phương trình	Loại phản ứng
H₂SO₄ loãng	FeCO₃ + H₂SO₄ → FeSO₄ + CO₂↑ + H₂O	Trao đổi, Fe giữ +2
H₂SO₄ đặc nóng	2FeCO₃ + 4H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2CO₂ + 4H₂O	Oxi hoá – khử
HNO₃ loãng	3FeCO₃ + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 3CO₂↑ + 5H₂O	Oxi hoá – khử

Mẹo nhớ: axit có tính oxi hoá mạnh (H₂SO₄ đặc nóng, HNO₃) đưa Fe(II) lên Fe(III); axit “thường” thì Fe vẫn là Fe(II).

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là FeSO₄ khi dùng axit đặc nóng. Sai vì FeSO₄ sẽ tiếp tục bị H₂SO₄ đặc nóng oxi hoá.
Quên khí SO₂, chỉ ghi CO₂.
Đặt hệ số H₂SO₄ bằng 3 vì chỉ đếm gốc sunfat trong muối, bỏ sót 1 S nằm trong SO₂.
Ghi H₂SO₄ “loãng” nhưng vẫn viết Fe₂(SO₄)₃.

Bài luyện tập

Bài 1. Cho 11,6 gam FeCO₃ (M = 116) tác dụng hết với H₂SO₄ đặc nóng dư. Tính thể tích hỗn hợp khí ở đktc và khối lượng muối thu được.

Đáp án: n(FeCO₃) = 0,1 mol. Theo phương trình: n(SO₂) = 0,05 mol; n(CO₂) = 0,1 mol. Tổng khí = 0,15 mol, V = 0,15 × 22,4 = 3,36 lít. n(Fe₂(SO₄)₃) = 0,05 mol, khối lượng = 0,05 × 400 = 20 gam.

Bài 2. Để thu được 2,24 lít SO₂ (đktc) từ phản ứng trên thì cần bao nhiêu gam FeCO₃ và tối thiểu bao nhiêu mol H₂SO₄?

Đáp án: n(SO₂) = 0,1 mol → n(FeCO₃) = 0,2 mol, m = 0,2 × 116 = 23,2 gam. n(H₂SO₄) tối thiểu = 4 × 0,1 = 0,4 mol.

Bài 3. Trong phản ứng trên, tỉ lệ số phân tử H₂SO₄ đóng vai trò chất oxi hoá so với số phân tử làm môi trường là bao nhiêu?

Đáp án: 1 : 3 (1 phân tử tạo SO₂, 3 phân tử tạo gốc SO₄²⁻ trong muối).

Cùng chuyên đề: Bài nằm trong mục lục Các phương trình hóa học thường gặp: tổng hợp hơn 300 phản ứng có cân bằng. Bài trước: Al(OH)3 + NaOH: phương trình, hiện tượng và bài tập. Bài sau: FeCl2 + AgNO3 → Fe(NO3)2 + AgCl: phương trình, hiện tượng, bài tập.

Câu hỏi thường gặp

FeCO3 tác dụng H2SO4 đặc nóng tạo sản phẩm gì?

Tạo Fe2(SO4)3, khí SO2, khí CO2 và H2O. Phương trình: 2FeCO3 + 4H2SO4 đặc → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2CO2 + 4H2O.

Vì sao không tạo FeSO4 như khi dùng H2SO4 loãng?

H2SO4 đặc nóng có tính oxi hoá mạnh, oxi hoá Fe(II) lên Fe(III) nên sản phẩm muối là Fe2(SO4)3 chứ không phải FeSO4.

Làm sao phân biệt SO2 và CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng?

Dẫn khí qua dung dịch brom hoặc KMnO4: SO2 làm mất màu dung dịch, CO2 thì không. Nước vôi trong không phân biệt được vì cả hai đều gây đục.

Trong phản ứng, bao nhiêu mol H2SO4 làm chất oxi hoá?

Cứ 4 mol H2SO4 phản ứng chỉ có 1 mol đóng vai trò chất oxi hoá (tạo 1 mol SO2), 3 mol còn lại làm môi trường tạo muối.