FeCO3 + H2SO4 đặc nóng: cân bằng phương trình

Trả lời nhanh

Phương trình đã cân bằng: 2FeCO₃ + 4H₂SO₄ (đặc, t°) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 2CO₂↑ + 4H₂O. Đây là phản ứng oxi hoá – khử vì Fe(+2) bị H₂SO₄ đặc nóng oxi hoá lên Fe(+3), còn S(+6) bị khử xuống S(+4) trong SO₂. Đồng thời gốc CO₃²⁻ bị axit đẩy ra thành CO₂.

Phương trình hoá học

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

Chất tham gia: sắt(II) cacbonat (FeCO₃, chất rắn màu trắng xám hoặc vàng nhạt) và dung dịch axit sunfuric đặc, đun nóng.
Sản phẩm: sắt(III) sunfat, khí lưu huỳnh đioxit, khí cacbon đioxit và nước.
Loại phản ứng: oxi hoá – khử (kèm quá trình trao đổi tạo CO₂).

Cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron

Bước 1: xác định số oxi hoá của các nguyên tố thay đổi. Fe trong FeCO₃ là +2, trong Fe₂(SO₄)₃ là +3. S trong H₂SO₄ là +6, trong SO₂ là +4. C (+4) và các nguyên tố còn lại không đổi.

Bước 2: viết quá trình cho – nhận electron.

Quá trình	Bán phản ứng	Hệ số nhân
Oxi hoá	Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e	× 2
Khử	S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴	× 1

Bước 3: đặt hệ số. Cần 2 nguyên tử Fe nhường 2e cho 1 nguyên tử S nhận 2e, nên 2FeCO₃ → 1Fe₂(SO₄)₃ và 1SO₂.

Bước 4: cân bằng các nguyên tố còn lại. Lưu huỳnh: 3 S trong muối + 1 S trong SO₂ = 4 nên cần 4H₂SO₄. Cacbon: 2CO₂. Hiđro: 8H nên có 4H₂O.

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

Vì sao H₂SO₄ đặc nóng lại oxi hoá được Fe(II)?

H₂SO₄ đặc nóng là chất oxi hoá mạnh nhờ nguyên tử S ở số oxi hoá cao nhất (+6). Nó oxi hoá được hầu hết kim loại và cả những hợp chất còn chứa nguyên tố ở số oxi hoá trung gian như Fe(II) trong FeCO₃, FeO, Fe(OH)₂, Fe₃O₄, FeS.

Với H₂SO₄ loãng thì khác: ion H⁺ chỉ có tính axit, không oxi hoá được Fe(II), nên sắt vẫn ở dạng muối sắt(II).

FeCO₃ + H₂SO₄ (loãng) → FeSO₄ + CO₂↑ + H₂O

Hiện tượng nhận biết

Chất rắn FeCO₃ tan dần trong axit.
Có khí không màu thoát ra (hỗn hợp SO₂ mùi hắc và CO₂).
Dung dịch chuyển sang màu vàng nâu do tạo muối Fe³⁺.

Muốn phân biệt hai khí: dẫn qua dung dịch brom hoặc dung dịch KMnO₄. SO₂ làm mất màu cả hai, còn CO₂ thì không. Cả hai khí đều làm đục nước vôi trong, nên không dùng nước vôi để phân biệt.

So sánh với phản ứng của FeCO₃ với axit khác

Axit	Phương trình	Loại phản ứng
HCl loãng	FeCO₃ + 2HCl → FeCl₂ + CO₂ + H₂O	Trao đổi
H₂SO₄ loãng	FeCO₃ + H₂SO₄ → FeSO₄ + CO₂ + H₂O	Trao đổi
H₂SO₄ đặc nóng	2FeCO₃ + 4H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2CO₂ + 4H₂O	Oxi hoá – khử
HNO₃ đặc nóng	FeCO₃ + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + CO₂ + 2H₂O	Oxi hoá – khử

Mẹo nhớ: axit có tính oxi hoá mạnh (H₂SO₄ đặc nóng, HNO₃) gặp hợp chất sắt(II) thì cho muối sắt(III); axit thường (HCl, H₂SO₄ loãng) thì giữ nguyên sắt(II).

Lỗi sai thường gặp

Viết sản phẩm là FeSO₄ khi axit đặc nóng. Đúng phải là Fe₂(SO₄)₃.
Quên khí CO₂ vì chỉ chú ý SO₂.
Đặt hệ số FeCO₃ là 1 rồi ra Fe₂(SO₄)₃ hệ số phân số. Hãy nhân đôi để về số nguyên.
Quên điều kiện “đặc, nóng” nên sai bản chất phản ứng.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Cho 0,1 mol FeCO₃ tác dụng hết với H₂SO₄ đặc nóng, dư. Tính thể tích hỗn hợp khí thu được ở đktc.

Đáp án: theo phương trình, 2 mol FeCO₃ cho 1 mol SO₂ và 2 mol CO₂. Với 0,1 mol FeCO₃: n(SO₂) = 0,05 mol, n(CO₂) = 0,1 mol. Tổng 0,15 mol, V = 0,15 × 22,4 = 3,36 lít.

Bài 2. Hoà tan hoàn toàn 23,2 gam FeCO₃ (M = 116) bằng H₂SO₄ đặc nóng vừa đủ. Tính khối lượng H₂SO₄ đã phản ứng và khối lượng muối sắt(III) sunfat (M = 400) tạo thành.

Đáp án: n(FeCO₃) = 23,2 : 116 = 0,2 mol. n(H₂SO₄) = 0,2 × 2 = 0,4 mol, m = 0,4 × 98 = 39,2 gam. n(Fe₂(SO₄)₃) = 0,1 mol, m = 40 gam.

Bài 3. Viết phương trình của FeCO₃ với H₂SO₄ loãng và giải thích vì sao sản phẩm khác với trường hợp đặc nóng.

Đáp án: FeCO₃ + H₂SO₄ → FeSO₄ + CO₂ + H₂O. Axit loãng chỉ thể hiện tính axit (do H⁺), không oxi hoá được Fe²⁺; còn axit đặc nóng có S⁺⁶ oxi hoá mạnh nên đưa Fe²⁺ lên Fe³⁺.

Câu hỏi thường gặp

FeCO3 tác dụng với H2SO4 đặc nóng tạo ra sản phẩm gì?

Tạo Fe2(SO4)3, khí SO2, khí CO2 và H2O theo phương trình 2FeCO3 + 4H2SO4 (đặc, t°) → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2CO3 + 4H2O với CO2 hệ số 2.

Phản ứng FeCO3 + H2SO4 đặc nóng có phải phản ứng oxi hoá khử không?

Có. Fe tăng số oxi hoá từ +2 lên +3, S giảm từ +6 xuống +4 (trong SO2), nên đây là phản ứng oxi hoá – khử.

Tổng hệ số cân bằng của phương trình là bao nhiêu?

Với phương trình 2FeCO3 + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2CO2 + 4H2O, tổng hệ số các chất là 2 + 4 + 1 + 1 + 2 + 4 = 14.

Làm sao phân biệt SO2 và CO2 trong hỗn hợp khí sinh ra?

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