Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2O + H2O | Fe + HNO3 ra N2O

Phản ứng Fe + HNO₃ loãng ra N₂O thuộc loại phản ứng oxi hóa khử đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất.
Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về Fe có lời giải, mời các bạn đón xem:

8Fe + 30HNO₃ loãng → 8Fe(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

1. Phương trình hoá học của phản ứng Fe tác dụng với HNO₃ ra N₂O

8Fe + 30HNO₃ → 8Fe(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

2. Cách lập phương trình hoá học của phản ứng Fe tác dụng với HNO₃ ra N₂O

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:

Fe0+HN+5O3→Fe+3NO33+N+12O +H2O

Chất khử: Fe; chất oxi hoá: HNO₃.

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử

– Quá trình oxi hoá: Fe0→Fe+3+3e

– Quá trình khử: 2N+5+ 8e→ 2N+1

Chú ý: Nhân luôn 2 vào quá trình khử do trong N₂O có 2 nguyên tử N.

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá

8×3×Fe0→Fe+3+3e2N+5 + 8e → 2 N+1

Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

8Fe + 30HNO₃ → 8Fe(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

3. Điều kiện để Fe tác dụng với HNO₃

Phản ứng giữa sắt và HNO₃ loãng diễn ra ngay điều kiện thường.

Chú ý: Sắt không tác dụng với HNO₃ đặc, nguội.

4. Mở rộng kiến thức về sắt (Fe)

4.1. Vị trí trong bảng tuần hoàn và cấu hình electron nguyên tử

– Sắt (Fe) thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB của bảng tuần hoàn.

– Cấu hình electron nguyên tử: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s² có thể viết gọn là [Ar]3d⁶4s².

– Nguyên tử sắt dễ dàng nhường 2e ở phân lớp 4s trở thành ion Fe²⁺ và có thể nhường thêm 1e ở phân lớp 3d trở thành Fe³⁺.

4.2. Tính chất vật lí

– Sắt là kim loại màu trắng, hơi xám, có khối lượng riêng lớn (D = 7,9 g/cm³), nóng chảy ở 1540^oC.

– Sắt có tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt. Khác với các kim loại khác, sắt có tính nhiễm từ.

4.3. Tính chất hóa học

Sắt là kim loại có tính khử trung bình. Khi tác dụng với chất oxi hóa yếu, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +2.

Fe → Fe+2+ 2e

Với chất oxi hóa mạnh, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +3.

Fe → Fe+3 + 3e

a. Tác dụng với phi kim

Ở nhiệt độ cao, sắt khử nguyên tử phi kim thành ion âm và bị oxi hóa đến số oxi hóa +2 hoặc +3.

+ Tác dụng với lưu huỳnh: Fe0 + S0→toFe+2S−2

+ Tác dụng với oxi: 3Fe + 2O20→toFe3O−24

+ Tác dụng với clo: 2Fe0 + 3Cl20→to2Fe+3Cl−13

b. Tác dụng với axit

– Với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng, Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +2, giải phóng H₂. Ví dụ:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

– Với dung dịch HNO₃ và H₂SO₄ đặc nóng, Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +3, và không giải phóng H₂. Ví dụ:

Fe + 4HNO₃ loãng → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Chú ý: Fe bị thụ động bởi các axit HNO₃ đặc, nguội và H₂SO₄ đặc, nguội.

c. Tác dụng với dung dịch muối

Fe có thể khử được ion của các kim loại đứng sau nó trong trong dãy điện hóa của kim loại. Trong các phản ứng này, Fe thường bị oxi hóa đến số oxi hóa +2. Ví dụ:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Đặc biệt:

Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag

Nếu Ag⁺ dư, tiếp tục có phản ứng:

Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ + Ag

d. Tác dụng với nước

Ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước, nhưng ở nhiệt độ cao, sắt khử hơi nước tạo ra H₂ và Fe₃O₄ hoặc FeO.

3Fe + 4H₂O →to<570oC Fe₃O₄ + 4H₂

Fe + H₂O →to> 570oCFeO + H₂

4.4: Trạng thái tự nhiên

– Sắt chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ hai trong các kim loại (sau nhôm).

– Trong tự nhiên sắt tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất.

– Các quặng sắt quan trọng là:

+ Quặng manhehit (Fe₃O₄) (hiếm có trong tự nhiên);

+ Quặng hemantit đỏ (Fe₂O₃)

+ Quặng hematit nâu (Fe₂O₃.nH₂O)

+ Quặng xiderit (FeCO₃)

+ Quặng pirit (FeS₂).

5. Tính chất hoá học của HNO₃

5.1. HNO₃ có tính axit

HNO₃ là một trong các axit mạnh nhất, trong dung dịch loãng phân li hoàn toàn thành ion H⁺ và NO₃^–.

HNO₃ mang đầy đủ các tính chất của 1 axit như: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng bazơ, basic oxide và muối của axit yếu hơn tạo thành muối nitrate. Ví dụ:

MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O

Ca(OH)₂ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

BaCO₃ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

5.2. HNO₃ có tính oxi hóa mạnh:

Nitric acid là một trong những axit có tính oxi hóa mạnh. Tùy thuộc vào nồng độ của axit và độ mạnh yếu của chất khử, mà HNO₃ có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ.

a. Tác dụng với kim loại:

+ HNO₃ phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrate, H₂­O và sản phẩm khử của N⁺⁵ (NO₂, NO, N₂O, N₂ và NH₄NO₃).
+ Thông thường: HNO₃ loãng → NO, HNO₃ đặc → NO₂ .

+ Với các kim loại có tính khử mạnh: Mg, Al, Zn,… HNO₃ loãng có thể bị khử đến N₂O, N₂, NH₄NO₃.

Cu + 4HNO_{3 đặc} → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Fe + 4HNO_{3 loãng} → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

4Zn + 10HNO_{3 loãng} → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

* Chú ý: Fe, Al, Cr bị thụ động trong dd HNO₃ đặc, nguội do tạo màng oxit bền, bảo vệ kim loại khỏi tác dụng của axit, do đó có thể dùng bình Al hoặc Fe để đựng HNO₃ đặc, nguội.

b. Tác dụng với phi kim:

HNO₃ có thể oxi hoá được nhiều phi kim, như:

S + 6HNO₃ →t0 H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

C + 4HNO₃ →t0CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

5HNO₃ + P →t0H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

c. Tác dụng với hợp chất:

HNO₃ đặc còn oxi hóa được hợp chất vô cơ và hữu cơ. Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông,… bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO₃ đặc.

4HNO₃ + FeO → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

4HNO₃ + FeCO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O + CO₂

Fe₃O₄ + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

6. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: Phản ứng xảy ra khi đốt cháy sắt trong không khí là

A. 3Fe + 2O₂ →t0 Fe₃O₄.

B. 4Fe + 3O₂ →t0 2Fe₂O₃.

C. 2Fe + O₂ →t02FeO.

D. Fe + O₂ →t0 FeO₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Đốt cháy sắt trong không khí tạo thành Fe₃O₄

Câu 2: Kim loại Fe thụ động bởi dung dịch

A. H₂SO₄ loãng

B. HCl đặc, nguội

C. HNO₃ đặc, nguội

D. HCl loãng

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Fe thụ động trong dung dịch HNO₃ đặc, nguội và H₂SO₄ đặc, nguội.

Câu 3: Chất nào dưới đây phản ứng với Fe tạo thành hợp chất Fe(II)?

A. Cl₂

B. dung dịch HNO₃ loãng

C. dung dịch AgNO₃ dư

D. dung dịch HCl đặc

Hướng dẫn giải

Đáp án D

A. 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

B. Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

C. Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag

Fe(NO₃)₂ + AgNO_{3 dư}→ Fe(NO₃)₃ + Ag

D. Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Câu 4: Cho 2,24 gam Fe tác dụng với oxi, thu được 3,04 gam hỗn hợp X gồm 2 oxit. Để hoà tan hết X cần thể tích dung dịch HCl 2M là

A. 25 ml. B. 50 ml.

C. 100 ml. D. 150 ml.

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

m_Fe + m_O = m _oxit

→ 2,24 + m_O = 3,04

→ m_O = 0,8 gam

→ n_O = 0,05 mol

Áp dụng bảo toàn nguyên tố

Oxit + HCl → muối clorua + H₂O

n_HCl = n_{H (axit)} = 2.nH2O = 2.n_O = 2.0,05 = 0,1 mol

→ V_{dd HCl 2M} = 0,12 = 0,05 lít = 50 ml

Câu 5:Để 4,2 gam sắt trong không khí một thời gian thu được 5,32 gam hỗn hợp X gồm sắt và các oxit của nó. Hòa tan hết X bằng dung dịch HNO₃, thấy sinh ra 0,448 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Vậy khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch Y là
A. 13,5 gam. B. 15,98 gam.

C. 16,6 gam. D. 18,15 gam.

Hướng dẫn giải

Đáp án C

nFe=4,256=0,075 mol;nNO2=0,02 mol;nO=5,32−4,216=0,07mol

Gọi x = nFe2+; y = nFe3+

→x + y = 0,0752x + 3y = 0,07.2 + 0,02.3 →x = 0,025y = 0,05

→ m = mFe(NO3)2+mFe(NO3)3 = 0,025.180 + 0,05.242 = 16,6 gam

Câu 6: Chia bột kim loại X thành 2 phần. Phần một cho tác dụng với Cl₂ tạo ra muối Y. Phần hai cho tác dụng với dung dịch HCl tạo ra muối Z. Cho kim loại X tác dụng với muối Y lại thu được muối Z. Kim loại X có thề là

A. Mg. B. Al. C. Zn. D. Fe.

Hướng dẫn giải

Đáp án D

Kim loại X là Fe

Phần 1: 2Fe (X) + 3Cl₂ →t° 2FeCl₃ (Y)

Phần 2: Fe (X) + 2HCl → FeCl₂ (Z) + H₂

Fe (X) + 2FeCl₃ (Y) → 3FeCl₂ (Z)

Câu 7: Hoà tan hết cùng một lượng Fe trong dung dịch H₂SO₄ loãng (dư) và dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư) thì các thế tích khí sinh ra lần lượt là V₁ và V₂ (đo ở cùng điều kiện). Liên hệ giữa V₁ và V₂ là

A. V₁ = V₂ B. V₁ = 2V₂

C. V₂ = 1,5V₁. D. V₂ =3V₁

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Gọi số mol Fe là a mol

Áp dụng định luật bảo toàn số mol electron

Cho Fe vào H₂SO₄ loãng: 2nH2 = 2n_Fe

→nH2 = n_Fe = a mol

Cho Fe vào H₂SO₄ đặc, nóng: 3n_Fe = 2nSO2

→nSO2 = 1,5n_Fe = 1,5a mol

Ở cùng điều kiện, tỉ lệ về thể tích cũng là tỉ lệ về số mol

→ V₂ = 1,5V₁.

Câu 8: Hòa tan 2,24 gam Fe bằng 300 ml dung dịch HCl 0,4 M , thu được dung dịch X và khí H₂. Cho dung dịch AgNO₃ dư vào X, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) và m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là

A. 18,3. B. 8,61. C. 7,36. D. 9,15.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

n_Fe = 0,04 mol; n_HCl = 0,3.0,4 = 0,12 molFe + 2HCl→FeCl2+H20,04 → 0,08 →0,04 mol

Dung dịch X gồm: HCl _dư = 0,12 – 0,08 = 0,04 mol và FeCl₂: 0,04 mol

Cho AgNO₃ dư vào X có phản ứng:

3Fe2++4H++NO3−→3Fe3++NO+2H2O0,030,04mol

Fe2+ + Ag+ →Ag↓+Fe3+(0,04−0,03) →0,01mol

Ag++Cl−→AgCl↓0,120,12mol

→ m = 0,01.108 + 0,12.143,5 = 18,3 gam.

Câu 9: Cho Fe tác dụng với dd HNO₃ đặc, nóng, thu được khí X màu nâu đỏ. Khí X là

A. N₂ B. N₂O C. NO D. NO₂

Hướng dẫn giải

Đáp án D

N₂: Khí không màu, nhẹ hơn không khí

N₂O: Khí không màu, nặng hơn không khí.

NO: Khí không màu, hóa nâu ngoài không khí.

NO₂: Khí màu nâu đỏ

Câu 10: Ngâm một lá kim loại có khối lượng 50g trong dung dịch HCl. Sau khi thu được 336ml H₂ (đkc) thì khối lượng lá kim loại giảm 1,68%. Kim loại đó là

A. ZnB. FeC. AlD. Ni

Hướng dẫn giải

Đáp án B

Khối lượng kim loại phản ứng là:

m_KL = 1,68.50100 = 0,84 gam

nH2= 0,336 : 22,4 = 0,015 mol

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂

Số mol của M là:

n_M = 2n.nH2.2n.0,015= 0,03n mol

→ M_M = mMnM = 0,84 : 0,03n = 28n

Với n = 1 → M_M = 28 loại

n = 2 → M_M = 56 (Fe) Thỏa mãn

n = 3 → M_M = 84 loại.

Vậy kim loại cần tìm là Fe

Câu 11: Cho 11,2 gam Fe tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ loãng dư , thu được V lít khí H₂ (đktc). Giá trị của V là

A. 2,24 B. 3,36 C. 4,48 D. 6,72

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Áp dụng định luật bảo toàn electron:

2.n_Fe = 2.nH2

→ nH2= n_Fe = 0,2 mol

→ V = 0,2.22,4 = 4,48 lít

Câu 12: Cho 6 gam Fe vào 100ml dung dịch CuSO₄ 1M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam hỗn hợp kim loại. Giá trị của m là

A. 7,0 B. 6,8 C. 6,4 D. 12,4

Hướng dẫn giải

Đáp án B

n_Fe = 6 : 56 = 0,107 mol

nCuSO4= 0,1.1 = 0,1 mol

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

→ Fe còn dư

→ n_Cu = n_{Fe phản ứng} = nCuSO4= 0,1 mol

Khối lượng hỗn hợp kim loại thu được là:

m = 6 – 0,1.56 + 0,1.64 = 6,8 gam

Câu 13: Hòa tan 5,6g Fe bằng dung dịch HNO₃ loãng (dư), sinh ra V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc). Giá trị của V là
A. 2,24. B. 3,36. C. 4,48. D. 6,72.

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Bảo toàn số mol electron

→ 3n_Fe = 3n_NO → n_NO = n_Fe = 0,1 → V = 2,24 lít

Câu 14: Đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam Fe trong khí O₂ cần vừa đủ 4,48 lít O₂ (đktc) tạo thành một oxit sắt. Công thức phân tử của oxit đó là công thức nào sau đây?

A. FeO B. Fe₂O₃ C. Fe₃O₄ D. FeO hoặc Fe₃O₄

Hướng dẫn giải

Đáp án C

Đặt công thức phân tử của oxit sắt là Fe_xO_y

n_Fe = 16,8 : 56 = 0,3 mol

nO2= 4,48 : 22,4 = 0,2 mol → n_O = 0,2.2 = 0,4 mol

→ x : y = n_Fe : n_O = 0,3 : 0,4 = 3 : 4

→ Công thức phân tử của oxit sắt là: Fe₃O₄

Câu 15: Cấu hình electron của Fe là:

A. [Ar]3d⁶4s² B. [Ar]3d⁸ C. [Ar]4s²3d⁶ D. [Ar]4s²

Hướng dẫn giải

Đáp án A

Cấu hình electron của Fe là[Ar]3d⁶4s²

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

---