Phản ứng oxi hóa khử của Fe với H2SO4
Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O là phản ứng oxi hóa khử. Phương trình này thường xuất hiện trong các bài học về cân bằng phản ứng oxi hóa khử, như Hóa học 10 và Hóa học 12, chẳng hạn như trong Bài 32 về Hợp chất của sắt, cũng như các dạng bài tập. Tài liệu này có thể giúp các bạn viết và cân bằng phương trình một cách nhanh và chính xác hơn.
Để cân bằng phản ứng trên, ta có phương trình sau:
2Fe3O4 + 10H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + SO2↑ + 10H2O
Ta có thể biểu diễn quá trình oxi hóa và khử như sau:
6Fe+8/3→ 6Fe+3 + 2e (quá trình oxi hóa)
S+6 + 2e → S+4 (quá trình khử)
Để cân bằng phương trình, ta thực hiện các bước sau:
Bước 1: Ghi các phương trình bần của các chất
Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Bước 2: Tìm số oxi hóa của các nguyên tố
Fe3O4 có số oxi hóa trung bình của Fe là +8/3, S của H2SO4 là +6, S của SO2 là +4, O của H2O là -2.
Bước 3: Cân bằng các nguyên tố trên hai phía phản ứng
Fe3O4 + 4H2SO4 → 2Fe2(SO4)3 + 4SO2 + 4H2O
Bước 4: Kiểm tra lại và cân bằng số hạt của các phân tử
Fe3O4 + 4H2SO4 → 2Fe2(SO4)3 + 4SO2 + 4H2O (Đã cân bằng)
Như vậy, phản ứng oxi hóa khử trong phương trình hóa học Fe3O4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O đã được cân bằng.
Tính chất của sắt và oxit của nó
Fe3O4 là hỗn hợp của hai oxit FeO và Fe2O3. Nó là chất rắn, màu đen, không tan trong nước và có tính từ. Fe3O4 có tính oxit bazơ và tác dụng với dung dịch axit như HCl và H2SO4 loãng để tạo ra hỗn hợp muối sắt (II) và sắt (III). Nó cũng là chất khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh như HNO3, và là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh ở nhiệt độ cao như H2, CO và Al.
Bài tập liên quan đến sắt và hợp chất của nó
Câu 1:
Sắt tác dụng với H2O ở nhiệt độ cao hơn 570oC thì tạo ra H2 và sản phẩm rắn là
A. FeO. B. Fe3O4. C. Fe2O3. D. Fe(OH)2.
Câu 2. Dung dịch nào dưới đây phản ứng với Fe tạo thành hợp chất Fe(II)?
A. H2SO4
B. Dung dịch HNO3 loãng
C. Dung dịch AgNO3 dư
D. Dung dịch HCl đặ
18,8
C. 15,6
D. 12,4
Đáp án B
Phương trình phản ứng:
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu
Theo phương trình phản ứng đầu tiên, 1 mol Fe tác dụng với 2 mol AgNO3, do đó số mol AgNO3 trong dung dịch là nAgNO3 = 2 x 2,1 = 4,2 mol
Theo phương trình phản ứng thứ hai, 1 mol Fe tác dụng với 1 mol Cu(NO3)2, do đó số mol Cu(NO3)2 trong dung dịch là nCu(NO3)2 = 1 x 1,05 = 1,05 mol
Số mol Fe trong dung dịch là nFe = 8,4 / 56 = 0,15 mol
Vì Fe tác dụng hoàn toàn với các chất trong dung dịch nên AgNO3 và Cu(NO3)2 là dư. Số mol AgNO3 dư là:
nAgNO3,dư = nAgNO3 – nFe/2 = 4,2 – 0,075 = 4,125 mol
Tương tự, số mol Cu(NO3)2 dư là:
nCu(NO3)2,dư = nCu(NO3)2 – nFe = 1,05 – 0,15 = 0,9 mol
Do phản ứng giữa Fe và AgNO3 tạo ra Ag rắn, nên số mol Ag thu được là nAg = nFe/2 = 0,075 mol
Do phản ứng giữa Fe và Cu(NO3)2 tạo ra Cu rắn, nên số mol Cu thu được là nCu = nFe = 0,15 mol
Khối lượng chất rắn X thu được có thể tính được theo cách sau:
mX = mAgnitrat + mCupnitrat – mAg – mCu – mFe
Ta có:
- mAgnitrat = nAgNO3,dư x MAgNO3 = 4,125 x 169,87 = 701,2 g
- mCupnitrat = nCu(NO3)2,dư x MCu(NO3)2 = 0,9 x 187,56 = 168,8 g
- mAg = nAg x MAg = 0,075 x 107,87 = 8,09 g
- mCu = nCu x MCu = 0,15 x 63,55 = 9,53 g
- mFe = nFe x MFe = 0,15 x 56 = 8,4 g
Do đó:
mX = 701,2 + 168,8 – 8,09 – 9,53 – 8,4 = 744,88 g
Vậy giá trị của m là 18,8 g.
Thông tin không đầy đủ. Vui lòng cung cấp đủ nội dung để Chatbot có thể trả lời chính xác yêu cầu của bạn.
Câu 2:
Hòa tan hoàn toàn a gam một oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đậm đặc vừa đủ, có chứa 0,075 mol H2SO4, thu được b gam một muối và có 168 ml khí SO2 (đktc duy nhất thoát ra). Giá trị của b là
Để giải bài tập này, ta áp dụng định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố để tìm ra số mol của oxit sắt và muối thu được.
Ta có phương trình phản ứng:
FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
Theo đó, số mol H2SO4 dùng để phản ứng hoàn toàn với a gam oxit sắt là:
n(H2SO4) = 0,075 mol
Theo định luật bảo toàn nguyên tố, số mol oxit sắt tương đương với số mol muối thu được, vì vậy:
n(FeO) = n(muối) = 0,075 mol
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
m(FeO) + m(H2SO4) = m(muối) + m(H2O)
Vì H2SO4 được cho đủ nên m(H2SO4) = 98 g.
Thể tích khí SO2 thu được ở đktc là:
V(SO2) = 168 ml = 0,168 L
Theo định luật Avogadro, số mol khí SO2 thu được là:
n(SO2) = V(SO2)/V(mol) = 0,168/22,4 = 0,0075 mol
Ta suy ra:
m(muối) = m(FeO) + m(H2SO4) – m(H2O) = 277,6 g
Vậy giá trị của b là 277,6 gam.
Câu 3:
Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta được hỗn hợp gồm hai khí NO2 và NO có VX = 17,92 lít (đktc) và tỉ khối đối với O2 bằng 2,625. Thành phần phần trăm theo thể tích.
Ta có phương trình phản ứng:
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + 2NO2 + 2H2O
Theo đó, số mol nitric oxit (NO + NO2) tạo thành là:
n(NO + NO2) = VX(O2)/V(mol) = 17,92/22,4 = 0,8 mol
Theo tỉ khối đối với O2:
V(NO2)/V(O2) = 2,625/1
Suy ra:
V(NO2) = 2,625 x V(O2) = 2,625 x 22,4 = 58,8 lít
Từ đó, ta tính được số mol khí NO2:
n(NO2) = V(NO2)/V(mol) = 58,8/22,4 = 2,625 mol
Ta tính được số mol HNO3 đã phản ứng:
n(HNO3) = n(NO + NO2)/2 = 0,
Tham khảo:
