Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O | Phân tích phản ứng & phương trình hóa học
Phản ứng hóa học Fe + HNO3 đặc, nóng tạo thành Fe(NO3)3 + NO2 + H2O được trình bày chi tiết về cân bằng phản ứng, điều kiện và hiện tượng Bài viết giới thiệu các đặc trưng của sắt, tính chất vật lý và hóa học, cũng như ứng dụng của nó trong đời sống Bài tập vận dụng liên quan cũng được cung cấp
1. Cân bằng phản ứng: Fe + HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO2 + H2O:
Fe + 6HNO3 -> Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2OVậy Điều kiện để phản ứng hóa học xảy ra là: HNO3 đặc nóng
Xác định sự thay đổi số oxi hóa của phản ứng
Fe0 + HN+5O3 → Fe+3(NO3)3 + N+4O2 ↑ + H2O
| 1x 3x | Fe → Fe+3 + 3e N+5 + 1e → N+4 |
2. Một số đặc trưng cơ bản của sắt (Fe):
Sắt là một nguyên tố hóa học có kí hiệu là Fe và số hiệu nguyên tử là 26. Sắt là một trong những nguyên tố phổ biến trên Trái đất, cấu thành lớp vỏ ngoại và nội của hành tinh này.Như đã đề cập, sắt chiếm 5% khối lượng vỏ của Trái đất. Thông thường, sắt nguyên chất không được tìm thấy tự nhiên. Nó được tìm thấy trong các khoáng sản và sau đó được tách ra bằng các phương pháp hóa học để loại bỏ chất cặn. Các loại oxit, như hematit, tcoin, magnetit, chứa hàm lượng sắt cao. Trong thiên thạch, khoảng 5% chứa hỗn hợp sắt và niken. Mặc dù kỳ lạ, nhưng đây là dạng hỗn hợp sắt-kim loại chính tồn tại tự nhiên trên bề mặt Trái đất.
Do sắt tồn tại dưới dạng vụn, quá trình sản xuất chủ yếu là trích xuất từ mảnh vụn sắt. Manhetit (Fe3O4) và hematit (Fe2O3) là hai loại chính được sử dụng. Quá trình khử chúng được thực hiện trong lò luyện với nhiệt độ cao 2000 độ C. Theo thống kê năm 2000, có tổng cộng 1,1 tỷ tấn sắt được sản xuất trên toàn thế giới, có giá trị lên tới 25 tỷ đô la Mỹ. Hoạt động khai thác sắt diễn ra ở nhiều quốc gia trên thế giới, với Ấn Độ, Trung Quốc, Australia, Brazil, và Nga chiếm 70% khối lượng khai thác trên thế giới.
– Kí hiệu: Fe
– Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d64s2 hoặc [Ar]3d64s2
– Số hiệu nguyên tử: 26
– Khối lượng nguyên tử: 56 g/mol
– Vị trí trong bảng tuần hoàn
+ Ô: số 26
+ Nhóm: VIIIB
+ Chu kỳ: 4
– Đồng vị: sắt có nhiều đồng vị như 55Fe, 56Fe, 58Fe, 59Fe
– Độ âm điện: 1,83
2.2.Tính chất vật lý và tính chất hóa học của sắt (Fe):
Thứ nhất, tính chất vật lý:– Sắt là kim loại màu trắng xám, dẻo, dai, dễ rèn, nhiệt độ nóng chảy khá cao (1540oC).
– Dẫn nhiệt, dẫn điện, dẫn điện tốt.
– Nhận biết: Sắt có từ tính nên bị nam châm hút.
Thứ hai, tính chất hóa học:
– Sắt là kim loại có tính khử trung bình, tuỳ theo chất oxi hoá mà sắt có thể bị oxi hoá +2 hoặc +3.
Fe → Fe2+ + 2e
Fe → Fe3+ + 3e
– Phản ứng với axit: Phản ứng với dung dịch axit HCl, định luật H2SO4
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2
– Với axit đậm đặc HNO3, H2SO4: Fe + 4HNO3 l → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Lưu ý: Với HNO3 đặc, dập; H2SO4 đặc, dập tắt: Fe bị thụ động hóa.
– Tác dụng với dung dịch muối. Fe được tạo ra từ các kim loại đứng yên sau khi thoát khỏi dung dịch muối của chúng:
Fe+ CuSO4 → FeSO4 + Cu
Ghi chú:
Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag
Dư Ag+ + Fe2+ → Fe3+ + Ag
2.3. Ứng dụng của sắt trong đời sống:
Sắt và các hợp kim liên quan đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Chúng chiếm tỷ lệ lớn (95%) trong tổng sản lượng kim loại trên toàn cầu. Điều này là nhờ vào những đặc tính đáng kể như khả năng chịu lực tốt, tính linh hoạt, độ cứng và giá thành phải chăng. Nếu bạn quan sát kỹ, sắt tồn tại ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta. Điều này đặt ra câu hỏi: Sắt được sử dụng trong các lĩnh vực nào? Hãy xem qua bảng thống kê dưới đây để biết về sự hiện diện của sắt trong cuộc sống hiện đại.Sắt có trong các vật dụng cá nhân như dao, kìm, kéo, kệ sắt, các dụng cụ gia đình khác, v.v.
Sắt trong nội thất như bàn ghế, khung cửa, tủ, cầu thang,…
Các thiết bị gia dụng như máy xay sinh tố, máy giặt, bồn rửa cũng có sắt.
Trong giao thông vận tải sắt cũng đóng một vai trò rất quan trọng.
Sắt là chất liệu chủ đạo trong việc xây dựng các công trình như nhà cửa, cầu cống, kiến trúc, và nhiều công trình khác.
Nói chung, sắt và các hợp kim của nó rất phổ biến trong xây dựng, và chúng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của con người hiện nay.
3. Bài tập vận dụng liên quan:
Câu 1. Cho một hỗn hợp gồm 19,2 gam của đồng (Cu) và đồng oxit (CuO) phản ứng hết với một dung dịch HNO3 dư và thu được 448 ml khí NO (đktc), đây là sản phẩm khử duy nhất. Tính phần trăm khối lượng của CuO trong hỗn hợp:A. 60%
B. 90%
C. 10%
D. 20%
Xem đáp án
Câu 2. 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 dư, HNO3 loãng
Xem đáp án
Câu 3: Trong quá trình bảo quản, sắt nguyên chất bị oxi hóa bởi oxi khí quyển tạo thành một hỗn hợp X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4 và FeO. Hợp chất X không hoàn toàn tan trong dung dịch dư của AgNO3.
B. HCl.
C. HNO3 đặc, nóng.
D. H2SO4 đặc, nóng.
Xem đáp án
Câu 4. Những kim lọai nào sau đây đẩy được sắt ra khỏi dung dịch sắt (II) sunfat và bạc ra khỏi bạc Nitrat :
A. Na, Mg, Zn
B. Mg, Zn, Al
C. Fe, Cu, Ag
D. Al, Zn, Pb
Xem đáp án
Câu 5. Để điều chế Fe(NO3)2 ta có thể dùng phản ứng nào sau đây?
A. Fe + dung dịch AgNO3 dư
B. Fe + dung dịch Cu(NO3)2
C. Fe2O3 + dung dịch HNO3
D. FeS + dung dịch HNO3
Xem đáp án
Câu 6. Khi cho m gam bột Fe vào dung dịch HNO3 lấy dư, ta thu được 8,96 lít (đktc) hỗn hợp hai khí NO2 và NO, có tỉ khối đối với O2 là 1,3125. Tính phần trăm thể tích của NO và NO2 và khối lượng a của Fe đã được sử dụng.
A. 45% và 55% ; 5,6 gam.
B. 25% và 75%; 5,6 gam.
C. 25% và 75%; 11,2 gam.
D. 45% và 55%; 11,2 gam.
Xem đáp án
Câu 7. Thực hiện các thí nghiệm sau:
(1) Đốt dây sắt trong bình khí clo dư
(2) Cho Fe vào dung dịch HNO3 đặc, nguội
(3) Cho Fe vào dung dịch HCl loãng, dư
(4) Cho Fe vào dung dịch CuSO4
(5) Cho Fe vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng
Số thí nghiệm tạo ra muối Fe(II) là:
A. 3
B. 4
C. 2
D. 1
Câu 8. Khi đốt cháy 8,4 gam Fe trong không khí, ta thu được m gam hỗn hợp chất rắn X bao gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, và FeO.
Tiếp theo, đưa m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư, ta thu được 2,24 lít khí NO2 (ở điều kiện tiêu chuẩn) là sản phẩm khử duy nhất.
Tìm giá trị của m là:
A. 11,2 gam.
B. 10,2 gam.
C. 7,2 gam.
D. 6,9 gam.
Câu 9: Trong thực tế, có các phản ứng hoá học xảy ra xung quanh chúng ta. Trong số các phản ứng đó, phản ứng oxi hoá - khử là một trong những loại phản ứng. Dưới đây là một ví dụ về phản ứng oxi hoá - khử: Đốt than trong lò: C + O2 → CO2.
Vui lòng ghi lại câu trên chỉ bằng một cách sáng tạo hơn, nhưng vẫn giữ nguyên nghĩa và thông tin cơ bản.
B. Dùng cacbon oxit khử sắt (III) oxit trong luyện kim.
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.
C. Nung vôi: CaCO3 → CaO + CO2.
D. Sắt bị gỉ trong không khí: 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3.
=> Các phản ứng oxi hóa khử là A, B và D
– Phân tích ưu nhược điểm của từng phản ứng.
+ Phản ứng A: Tác hại của nó là gây ô nhiễm môi trường bằng khí CO2. Đồng thời, lợi ích của phản ứng này là sản xuất ra nhiệt năng phục vụ cho sự sống.
+ Phản ứng B: Ưu điểm của phản ứng này là tạo ra sự điều chế. Tuy nhiên, tác hại của nó là sinh ra khí CO2 gây ô nhiễm môi trường.
Phản ứng D chỉ gây hại duy nhất là gỉ sắt, ảnh hưởng đến nhiều công trình và dụng cụ được làm từ sắt.
A. Chất nhường oxi cho chất khác là chất khử.
B. Chất nhường oxi cho chất khác là chất oxi hóa.
C. Chất chiếm oxi của chất khác là chất khử.
D. Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có xảy ra sự oxi hóa.
E. Phản ứng oxi hóa – khử là phản ứng hóa học trong đó có xảy ra đồng thời sự oxi hóa và sự khử.
Đáp án: Câu phát biểu đúng là đáp án: B, C, E.
Câu 11: Hòa tan 7,8g hỗn hợp bột Al và Mg trong dung dịch HCl dư. Sau phản ứng, khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7,0g. Tính khối lượng Al và Mg ban đầu có trong hỗn hợp.
A. 2,7g và 1,2g B. 5,4g và 2,4g C. 5,8g và 3,6g D. 1,2g và 2,4g
Câu 10: Cho 15,8 gam KMnO4 tác dụng với dung dịch HCl đậm đặc. Khối lượng khí clo thu được ở điều kiện tiêu chuẩn là:
A. 5,6 gam. B. 0,56 gam. C. 0,28 gam. D. 2,8 gam.
