Phản ứng Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2? Công thức, cơ chế và ứng dụng

Phản ứng hóa học Fe + H2SO4

Phản ứng hóa học Fe + H2SO4? Phản ứng giữa sắt (Fe) và axit sulfuric (H2SO4) là một quá trình hóa học quan trọng, có công thức phản ứng như sau:

Công thức phản ứng

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

Trong phản ứng này, sắt (Fe) tác dụng với axit sulfuric (H2SO4) và tạo ra sản phẩm là sunfat sắt (FeSO4) cùng với khí hiđro (H2).

Cơ chế phản ứng

Phản ứng Fe + H2SO4 diễn ra thông qua quá trình oxi hóa khử. Sắt (Fe) bị oxi hóa thành ion sắt dương (Fe2+), trong khi axit sulfuric (H2SO4) bị khử thành nước (H2O) và khí hiđro (H2).

Tính chất hóa học của Fe

Tác dụng với phi kim:

• Với oxi: 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄
• Với clo: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃
• Với lưu huỳnh: Fe + S → FeS

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

Tác dụng của Fe với dung dịch axit

Tác dụng với với HCl, H2SO4 loãng

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Tác dụng với H2SO4 đặc, nóng; HNO3 đặc:

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

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

Tác dụng với dung dịch muối

Đẩy được kim loại yếu hơn ra khỏi muối

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Ứng dụng

Phản ứng hóa học Fe + H2SO4 có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và phòng thí nghiệm. Ví dụ, phản ứng này được sử dụng để sản xuất sunfat sắt (FeSO4), một chất hóa học được sử dụng trong việc chống gỉ, làm thuốc nhuộm, và trong các quá trình xử lý nước. Ngoài ra, khí hiđro (H2) sinh ra trong quá trình phản ứng cũng có nhiều ứng dụng, bao gồm sử dụng làm nhiên liệu và trong các quá trình tổng hợp hóa học khác.

Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. Kim loại nào dưới đây không đẩy được Fe ra khỏi dung dịch muối FeSO₄

A. Nhôm

B. Kẽm

C. Đồng

D. Magie

Đáp án: C

Kim loại Cu yếu hơn Fe trong dãy hoạt động hóa học nên không đẩy được Fe ra khỏi dung dịch muối FeSO₄

Câu 2. Cặp kim loại nào dưới đây đều phản ứng với dung dịch H2SO4, giải phóng khí H2

A. (Cu, Ag)

B. (Ag, Zn)

C. (Cu, Fe)

D. (Mg, Zn)

Đáp án: D

Mg + H2SO4 → MgSO₄ + H₂

Zn + H2SO4 → ZnSO₄ + H₂

Câu 3. Để nhận biết sự có mặt của Fe trong hỗn hợp gồm Fe và Ag có thể dùng dung dịch nào

A. HCl loãng

B. AgNO₃

C. H2SO4 đặc, nguội

D. NaOH

Đáp án: C

Câu 4.

Cho 12 gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO₃ 63%. Sau phản ứng thu được dung dịch A và 11,2 lít khí NO₂ duy nhất (đktc). Nồng độ % các chất có trong dung dịch A là :
A. 36,66% và 28,48%. B. 27,19% và 21,12%. C. 27,19% và 72,81%. D. 78,88% và 21,12%. Đáp án B

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra:
Fe + 6HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O
Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

nNO₂ = 0,5 mol => nHNO₃ = 2nNO₂ = 1 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
m_{hh muối} = m_{hh kim loại} + m_{dd HNO3} – m_NO2 = 12 + 1.63.100/63 – 46.0,5 = 89 (gam)

Gọi số mol của Fe, Cu lần lượt là a, b mol
Ta có hệ phương trình như sau:
56a + 64b = 12 (1)
3a + 2b = 0,5 (2)

Giải hệ phương trình (1) , (2) ta có => a = 0,1 ; b = 0,1
m_Fe(NO3)3 = 0,1. (56 + 62.3) = 24,2 (gam)
m_Cu(NO3)2 = 0,1. (64 + 62.2) = 18,8 (gam)

% m_Fe(NO3)3 = 24,2/89.100% = 27,19%
% m_Cu(NO3)2 = 18,8/89.100% = 21,1%

Đáp án là B.

Câu 5. Phương trình hóa học Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

• mFe = mFeSO4
• mH2SO4 = mFeSO4
• mH2 = mFe

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:

• nFe = nFeSO4
• nH2SO4 = nFeSO4
• nH2 = nFe

Vậy phương trình trên có thể viết dưới dạng:

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

Nguồn tham khảo: https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfuric_acid