Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O
Fe H2SO4 đặc: Fe tác dụng H2SO4 đặc nóng
- 1. Phương trình phản ứng Fe tác dụng H2SO4 đặc nóng
- 2. Cân bằng phản ứng oxi hoá khử (theo phương pháp thăng bằng electron)
- 3. Điều kiện phản ứng Fe tác dụng với H2SO4 đặc nóng
- 4. Fe có tác dụng với H2SO4 loãng không?
- 5. Cách tiến hành phản ứng Fe tác dụng với H2SO4 đặc nóng
- 6. Hiện tượng Hóa học
- 7. Tính chất hóa học của Fe.
- 8. Bài tập vận dụng liên quan
Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O là phản ứng oxi hóa khử, được VnDoc biên soạn hướng dẫn bạn viết và cân bằng chính xác phản ứng Fe H2SO4 đặc, phương trình này sẽ xuất hiện xuyên suốt trong quá trình học Hóa học.
1. Phương trình phản ứng Fe tác dụng H2SO4 đặc nóng
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
2. Cân bằng phản ứng oxi hoá khử (theo phương pháp thăng bằng electron)
Fe0 + H2S+6O4 → Fe2+2(SO4)3 + S+4O2 + H2O
2x 3x | Fe0 → Fe+3 +3e S+6 + 2e → S+4 |
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4) + 3SO2 + 6H2O
3. Điều kiện phản ứng Fe tác dụng với H2SO4 đặc nóng
Nhiệt độ
4. Fe có tác dụng với H2SO4 loãng không?
Fe (sắt) có thể tác dụng với H2SO4 loãng (Sulfuric Acid loãng) tạo ra ion sắt (II) và khí hydrogen
Fe + H2SO4 (loãng) ---> FeSO4 + H2 ( bay hơi)
Ở phản ứng này, Sulfuric Acid loãng bị khử thành khí hydrogen và sắt bị oxi hóa thành ion sắt (II) (Fe2+) còn sản phẩm là sắt sulfate (FeSO4)
5. Tính chất hóa học của Fe.
5.1. Tác dụng với phi kim
- Với oxygen: 3Fe + 2O2
\(\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}\) Fe3O4 - Với chlorine: 2Fe + 3Cl2 \(\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}\) 2FeCl3
- Với lưu huỳnh: Fe + S \(\overset{t^{\circ } }{\rightarrow}\) FeS
Ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng được với nhiều phi kim.
5.2. Tác dụng với dung dịch acid
- 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
5.3. Tác dụng với dung dịch muối
Đẩy được kim loại yếu hơn ra khỏi muối
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
6. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Những nhận định sau về kim loại sắt:
(1) Sắt còn có trong hồng cầu của máu, giúp vận chuyển oxygen tới các tế bào.
(2) Ion Fe2+ bền hơn Fe3+.
(3) Fe bị thụ động trong H2SO4 đặc nguội.
(4) Quặng magnetite là quặng có hàm lượng sắt cao nhất.
(5) Trong tự nhiên sắt tồn tại ở dạng hợp chất, trong các quặng sắt
(6) Kim loại sắt có thể khử được ion Fe3+.
Số nhận định đúng là
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
(1) Sắt còn có trong hồng cầu của máu, giúp vận chuyển oxygen tới các tế bào => đúng
(2) sai, Fe2+ trong không khí dễ bị oxi hóa thành Fe3+
(3) Fe bị thụ động trong H2SO4 đặc nguội => đúng
(4) đúng, quặng magnetite (Fe3O4) là quặng có hàm lượng Fe cao nhất.
(5) Trong tự nhiên sắt tồn tại ở dạng hợp chất, trong các quặng sắt => đúng
(6) Kim loại sắt có thể khử được ion Fe3+. => đúng, Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+
Vậy có 5 phát biểu đúng
Câu 2. Cho các phản ứng chuyển hóa sau:
NaOH + dung dịch X → Fe(OH)2;
Fe(OH)2 + dung dịch Y → Fe2(SO4)3;
Fe2(SO4)3 + dung dịch Z → BaSO4.
Các dung dịch X, Y, Z lần lượt là
A. FeCl3, H2SO4 đặc nóng, Ba(NO3)2.
B. FeCl3, H2SO4 đặc nóng, BaCl2.
C. FeCl2, H2SO4 đặc nóng, BaCl2.
D. FeCl2, H2SO4 loãng, Ba(NO3)2.
Phương trình phản ứng xảy ra
2NaOH + FeCl2 → Fe(OH)2 + 2NaCl
dd X
2Fe(OH)2 + 4H2SO4 đặc → Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O
dd Y
Fe2(SO4)3 + 3BaCl2 → 3BaSO4 + 2FeCl3
dd Z
Câu 3. Cho 5,6 gam Fe tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 đặc nóng, sau phản ứng thu được V lít SO2 (đkc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của V là:
A. 9,916 lít
B. 3,7185 lít
C. 4,958 lít
D. 2,479 lít
nFe = 5,6/56=0,1 mol
Quá trình nhường e
Fe0 → Fe+3 + 3e
0,1 → 0,3
Quá trình nhận e
S+6 + 2e → S+4
0,3 0,15
=> VSO2 = 0,15.24,79 = 3,7185 lít
Câu 4. 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
Phương trình phản ứng minh họa
A. Fe + Cl2 → FeCl3
B. Fe + 4HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
C. Fe + AgNO3 dư → Fe(NO3)3 + Ag
D: Fe + HCl → FeCl2 + H2
Câu 5. Dãy các chất và dung dịch nào sau đây khi lấy dư có thể oxi hoá Fe thành Fe(III)?
A. HCl, HNO3 đặc, nóng, H2SO4 đặc, nóng
B. Cl2, HNO3 nóng, H2SO4 đặc, nguội
C. bột lưu huỳnh, H2SO4 đặc, nóng, HCl
D. Cl2, AgNO3, HNO3 loãng
Phương trình phản ứng minh họa
A. 2HCl + Fe → FeCl2 + H2
B. Fe thụ động H2SO4 đặc, nguội
C. 2HCl + Fe → FeCl2 + H2
Fe + S → FeS
Câu 6. Cho các phản ứng sau:
1) dung dịch FeCl2 + dung dịch AgNO3
2) dung dịch FeSO4 dư + Zn
3) dung dịch FeSO4 + dung dịch KMnO4 + H2SO4
4) dung dịch FeSO4 + khí Cl2
Số phản ứng mà ion Fe2+ bị oxi hóa là
A. 2
B. 1
C. 4
D. 3
Ion Fe2+ bị oxi hóa tạo thành Fe3+ => có các phản ứng (1), (3), (4)
Phương trình phản ứng hóa học
1) FeCl2 + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 2AgCl + Ag
2) FeSO4 + Zn → Fe + ZnSO4 => Ion Fe2+ bị khử tạo thành Fe0
3) 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
4) 6FeSO4 + 3Cl2 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3
Câu 7. Để pha loãng dung dịch H2SO4 đặc trong phòng thí nghiệm, người ta tiến hành theo cách nào dưới đây?
A. Cho từ từ nước vào acid và khuấy đều
B. Cho từ từ acid vào nước và khuấy đều
C. Cho nhanh nước vào acid và khuấy đều
D. Cho nhanh acid vào nước và khuấy đều
H2SO4 tan vô hạn trong nước và tỏa rất nhiều nhiệt. Nếu ta rót nước vào axit, nước sôi đột ngột và kéo theo những giọt axit bắn ra xung quanh gây nguy hiểm trực tiếp đến người thực hiện làm thí nghiệm.
Vì vậy muốn pha loãng axit H2SO4 đặc, người ta phải rót từ từ axit vào nước và khuấy nhẹ bằng đũa thủy tinh mà không được làm ngược lại.
Câu 8. Cho từng chất: Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3 lần lượt phản ứng với HNO3 đặc, nóng. Số phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử là
A. 5
B. 6
C. 7
D. 8
phản ứng oxi hóa khử xảy ra khi Fe trong hợp chất chưa đạt số oxi hóa tối đa
=> các chất thỏa mãn là: Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe3O4, Fe(NO3)2, FeSO4, FeCO3
Phương trình phản ứng minh họa
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
3Fe(OH)2 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 8H2O
3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO↑ + 14H2O ,
Fe(NO3)2 + 2HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O,
FeSO4 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + H2SO4 + NO2 + H2O
3FeCO3 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + 3CO2 + NO + 5H2O
Câu 9. Cho 11,36 gam hồn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,4874 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đkc) và dung dịch X. Dung dịch X có thể hoà tan tối đa 12,88 gam Fe. Số mol HNO3 có trong dung dịch ban đầu là
A. 0,88.
B. 0,64.
C. 0,94.
D. 1,04.
Coi như hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 gồm có x mol Fe và y mol O
Theo đề bài ta có: 56x + 16y= 11,36 (1)
Ta có nNO= 0,06 mol
Qúa trình cho electron:
Fe → Fe3++ 3e
x x mol
Qúa trình nhận electron:
O + 2e→ O-2
y 2y mol
N+5+ 3e → NO
0,18 ← 0,06
Theo định luật bảo toàn electron thì: ne cho = ne nhận nên 3x = 2y+ 0,18 (2)
Từ (1) và (2) ta có x= 0,16 và y= 0,15
Bảo toàn nguyên tố Fe có nFe(NO3)3 = nFe= x= 0,16 mol
nFehình thành = 0,23 mol
Fe + 4HNO3 → 2H2O + NO + Fe(NO3)3
x 4x x
Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2
0,23-x x+ 0,16
=> x= 0,1 → nHNO3 = 4.0,1 + 3.0,16 + 0,06 = 0,94 mol
Câu 10. Để bảo quản dung dịch FeSO4 trong phòng thí nghiệm, người ta cần thêm vào bình chất nào dưới đây
A. Một đinh Fe sạch.
B. Dung dịch H2SO4 loãng.
C. Một dây Cu sạch.
D. Dung dịch H2SO4 đặc.
Người ta dùng đinh Fe sạch để sắt khử muối sắt (III) thành muối sắt (II):
Phương trình phản ứng minh họa
Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4
Câu 11. Dung dịch X gồm FeCl2 và FeCl3 được chia làm hai phần bằng nhau:
Phần 1: Tác dụng với dung dịch NaOH dư ở ngoài không khí thu được 0,5 mol Fe(OH)3.
Phần 2: Tác dụng với dung dịch AgNO3 thu được 1,3 mol AgCl. Tỉ lệ mol của FeCl2 và FeCl3 là
A. 4:1.
B. 3:2.
C. 1:4.
D. 2:3.
Đặt số mol FeCl2 và số mol FeCl3 trong mỗi phần lần lượt là a và b mol
Phần 1: Bảo toàn Fe có
nFe(OH)3 = nFeCl2 + nFeCl3 → a + b = 0,5
Phần 2: Bảo toàn Chlorine có
nAgCl = 2.nFeCl2 + 3.nFeCl3 → 2a + 3b = 1,3
Giải hệ phương trình được a = 0,2 và b = 0,3
→ a : b = 2 : 3.
Câu 12. Cho m gam Mg vào dung dịch chứa 0,18 mol FeCl3. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 6,72 gam chất rắn. Giá trị của m là
A. 2,88 gam.
B. 4,32 gam.
C. 2,16 gam.
D. 5,04 gam.
Nếu Mg dư hoặc vừa đủ:
mchất rắn = mFe + mMg (dư) ≥ nFe = 0,18.56 = 10,08 gam
mà chỉ thua được 6,72 gam chất rắn nên Mg phản ứng hết → nFe = 0,12 mol.
Mg (0,09) + 2Fe3+ (0,18 mol) → Mg2+ + 2Fe2+
Mg (0,12) + Fe2+ → Mg2+ (0,12 mol) + Fe
→ nMg = 0,09 + 0,12 = 0,21 mol → mMg = 0,21.24 = 5,04 gam.
Câu 13. Nung nóng 29 gam oxide sắt với khí CO dư, sau phản ứng, khối lượng chất rắn còn lại là 21 gam. Công thức oxide sắt là
A. FeO.
B. Fe3O4.
C. Fe2O3.
D. FeO hoặc Fe3O4.
Gọi số mol CO tham gia phản ứng là a → số mol CO2 tạo thành là a mol
Vì lượng CO dư → chất rắn chỉ chứa Fe → nFe = 0,375 mol.
FexOy + yCO → xFe + yCO2
Bảo toàn khối lượng → moxide + mCO = mFe + mCO2 → 29 + 28a = 44a + 21
→ a = 0,5 mol → nO = 0,5 mol
→ nFe : nO = 0,375 : 0,5 = 3:4 → Công thức của oxide sắt là Fe3O4.
Câu 14. Cho 5,4 gam hỗn hợp 2 kim loại Fe và Zn tác dụng hoàn toàn với 90 ml dung dịch HCl 2M. Khối lượng muối thu được là
A. 11,79 gam
B. 11,5 gam
C. 15,71 gam
D. 17,19 gam
nHCl = 0,09. 2 = 0,18 (mol)
Phương trình phản ứng hóa học xay ra
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Từ (1) và (2) nH2 = 1/2nHCl = 0,09 (mol)
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
mhỗn hợp + m acid = m muối + m hydrogen
=> m muối = 5,4 + 0,18.36,5 - 0,09.2 = 11,79 gam
Câu 15. Hòa tan hoàn toàn 5 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl 4M thu được 3,09875 lít H2 (đkc) và dung dịch Z. Để kết tủa hoàn toàn các ion trong D cần 150 ml dung dịch NaOH 2M. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là :
A. 0,1 lít.
B. 0,12 lít.
C. 0,15 lít.
D. 0.075 lít.
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Natri
nNaCl = nNaOH = 0,3 (mol)
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố Clo
=> nHCl = nNaCl = 0,3 (mol)
VHCl = 0,3 : 4 = 0,075 lít
Câu 16. Cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta được hỗn hợp gồm hai khí NO2 và NO có VX = 4,958 lít (đkc) và tỉ khối đối với O2 bằng 1,3125. Thành phần phần trăm theo thể tích của NO, NO2 và khối lượng m của Fe đã dùng là
A. 25% và 75%; 1,12 gam.
B. 25% và 75%; 5,6 gam.
C. 35% và 65%; 5,6 gam.
D. 45% và 55%; 1,12 gam.
Gọi x, y lần lượt là số mol của NO2, NO.
nHỗn hợp khí = 4,958/ 24,79 = 0,2 (mol)
=> x + y = 0,2 (1)
Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí là:
1,3125.32 = 42 (gam/mol)
=> Khối lượng của hỗn hợp khí trên là: 42.0,2 = 8,4 (gam)
=> 46x + 30y = 8,4 (2)
Từ (I) và (II) => x = 0,15; y = 0,05
=> %NO2 = 0,3/(0,15 + 0,05) . 100% = 75%
% NO = 25%
Áp dụng đinh luật bảo toàn electron ta có:
3.nFe = 1.nNO2 + 3.nNO
=> 3. nFe = 0,15 + 3 .0,05 = 0,3
=> nFe = 0,3/3 = 0,1 mol
=> m Fe = 0,1 .56 = 5,6 gam
Câu 17. Đốt nóng một ít bột Fe trong bình đựng O2 sau đó cho sản phẩm thu được vào dung dịch HCl dư thu được dung dịch X. Dung dịch X có:
A. FeCl2 , HCl dư
B. FeCl3, HCl dư
C. FeCl2 , FeCl3, và HCl dư
D. FeCl3
Đốt Fe trong oxi: Fe + O2 → Fe2O3, Fe3O4, FeO, Fe dư (hỗn hợp X)
Hỗn hợp X + HCl dư FeCl2, FeCl3 và HCl dư
Câu 18. Cho 17,4 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 1,2395 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất ở đkc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X sau phản ứng được m gam muối khan. Giá trị m là:
A. 54,45 gam.
B. 108,9 gam.
C. 49,09 gam.
D. 40,72 gam.
Qui đổi 17,4 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 là hỗn hợp của x mol Fe và y mol O.
Ta có: mhỗn hợp = 56x + 16y = 17,4 (1)
Bảo toàn e :3nFe = 2nO+ 3nNO => 3x = 2y + 0,15 (2)
Giải hệ (1) và (2) => x = 0,225 mol; y = 0,3 mol
nFe(NO3)3 = nFe = x = 0,225 mol,
=>mFe(NO3)3 = 0,225.242 = 54,45 gam
Câu 19. Khi hoà tan cùng một lượng kim loại M vào dung dịch HNO3 loãng và vào dung dịch H2SO4 loãng thì thu được khí NO và H2 có thể tích bằng nhau (đo ở cùng điều kiện). Biết rằng muối nitrate thu được có khối lượng bằng 159,21% khối lượng muối sulfate. Vậy M là kim loại nào sau đây?
A. Zn.
B. Al.
C. Fe.
D. Mg.
Phương trình phản ứng tổng quát
M + 2nHNO3 → M(NO3)n + nNO2 + nH2O
a → a → na
2M + xH2SO4 → M2(SO4)x + xH2
a → a/2 → xa/2
Thể tích khí đo ở cùng điều kiện nên tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ số mol:
na = 3xa/2 => n = 3x/2
(2R + 96x).a/2 = 0,6281.(R + 62n).a
(2R + 96x).a/2 = 0,6281.(R + 62.(3x/2)).a
=> R = 28x
Thỏa mãn với n = và R = 56 (Fe).
Câu 20. Nhận xét nào sau đây không đúng?
A. Chromium là kim loại cứng nhất trong tất cả các kim loại
B. Nhôm và Chromium đều phản ứng với HCl theo cùng tỉ lệ số mol.
C. Vật dụng làm bằng nhôm và Chromium đều bền trong không khí và nước vì có màng oxide bảo vệ.
D. Sắt và crom đều bị thụ động hóa bởi HNO3 đặc, nguội.
Phương trình phản ứng hóa học
Al + 3HCl → AlCl3 + 3/2H2
Cr + 2HCl → CrCl2 + H2
Câu 21. Để nhận biết 3 lọ mất nhãn đựng 3 dung dịch CuCl2, FeCl3, MgCl2 ta dùng:
A. Quỳ tím
B. Dung dịch Ba(NO3)2
C. Dung dịch AgNO3
D. Dung dịch KOH
Để nhận biết 3 lọ mất nhãn đựng 3 dung dịch CuCl2, FeCl3, MgCl2 ta dùng dung dịch KOH vì tạo các kết tủa có màu khác nhau:
dung dịch CuCl2 tạo kết tủa xanh: CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2 ↓xanh + 2NaCl
dung dịch FeCl3 tạo kết tủa đỏ nâu: FeCl3 + 3NaOH → Fe(OH)3 ↓đỏ nâu + 3NaCl
dung dịch MgCl2 tạo kết tủa trắng: MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2 ↓trắng + 3NaCl
Câu 22. Khi cho dung dịch NaOH phản ứng với dung dịch FeCl2 hiện tượng gì xảy ra:
A. Xuất hiện màu nâu đỏ
B. Xuất hiện màu trắng xanh
C. Xuất hiện màu nâu đỏ rồi chuyển sang màu trắng xanh
D. Xuất hiện màu trắng xanh rồi chuyển sang màu nâu đỏ
Ban đầu tạo Fe(OH)2 có màu trắng xanh:
Phương trình phản ứng xảy ra
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 (trắng xanh) + 2NaCl
Sau đó Fe(OH)2 bị O2 (trong dung dịch và không khí) oxi hóa thành Fe(OH)3 có màu nâu đỏ:
Fe(OH)2+ 1/4O2 + 1/2H2O → Fe(OH)3 (nâu đỏ)
Vậy hiện tượng là tạo kết tủa trắng xanh, sau đó chuyển nâu đỏ.
Câu 23. Nội dung nhận định nào sau đây không đúng
A. Kim loại có độ cứng cao nhất trong các kim loại là Chromium
B. Các kim loại Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc
nguội
C. Kim loại kiềm được điều chế bằng phương pháp điện phân dung dịch muối halogenua của nó
D. Lưu huỳnh là chất có tính oxi hóa yếu, Hg có thể tác dụng lưu huỳnh ngay ở nhiệt độ thường. Với các kim loại khác cần có xúc tác hoặc nhiệt độ.
C sai: Các kim loại kiềm và kiềm thổ được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy muối halogen.
A. Kim loại có độ cứng cao nhất trong các kim loại là Chromium => đúng
B. Các kim loại Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc
nguội => đúng
D. Lưu huỳnh là chất có tính oxi hóa yếu, Hg có thể tác dụng lưu huỳnh ngay ở nhiệt độ thường. Với các kim loại khác cần có xúc tác hoặc nhiệt độ => đúng
------------------------------.
>> Phương trình phản ứng liên quan:
