Fe3O4 + H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O

1. Phương trình phản ứng Fe3O4 tác dụng với H2SO4 (loãng):

Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O

Điều kiện phản ứng của FE3O4 tác dụng với H2SO4 (loãng): Nhiệt độ

Hiện tượng nhận biết phản ứng Fe3O4 ra Fe2(SO4)3: Chất rắn màu nâu đen Sắt III oxit (Fe3O4) tan dần.

2. Bản chất của các chất tham gia phản ứng Fe3O4 tác dụng với H2SO4 (loãng):

Thứ nhất, bản chất của Fe3O4 (Sắt từ oxit) là khi phản ứng với dung dịch axit như H2SO4 loãng, HCl, nó sẽ tạo thành một hỗn hợp gồm muối sắt (II) và sắt (III).

Thứ hai, Bản chất của H2SO4 (Axit sunfuric). Dung dịch axit sunfuric (H2SO4) tác dụng với oxit bazơ, tạo thành một muối mới và nước.

3. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của Fe3O4:

Fe3O4 là một hỗn hợp bao gồm hai oxit, FeO và Fe2O3, với tỉ lệ 1:1.

Công thức phân tử: Fe3O4 (Sắt từ oxit.

Phân tử khối: 232 g / mol

Fe3O4 có tính oxy hóa mạnh, phản ứng với axit để tạo ra muối sắt và khí hidro. Nó cũng có khả năng tác động với oxi trong không khí để tạo ra sắt oxy hydroxit.

- Tính oxit bazơ: Fe3O4 phản ứng với axit như HCl, H2SO4 loãng tạo ra hỗn hợp muối sắt (II) và sắt (III).

Phương trình: Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O

 Phương trình:  Fe3O4 + 4H2SO4 loãng → Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O

– Tính khử: Fe3O4 là chất khử khi Fe3O4 tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh:

Phương trình hóa học: Khi Fe3O4 phản ứng với HNO3 ở nhiệt độ cao, ta thu được Fe(NO3)3, NO và H2O. Fe3O4 được coi là chất oxi hóa trong phản ứng này, khi tác dụng với các chất khử mạnh như H2, CO và Al.

 Phương trình:    Fe3O4 + 4H2 

3Fe + 4H2O

 Phương trình:    Fe3O4+ 4CO 

3Fe + 4CO2

Phương trình:    3 Fe3O4 + 8Al  

4Al2O3 + 9Fe

4. Tính chất vật lý và tính chất hóa học của H2SO4:

Định nghĩa: Axit sunfuric (H2SO4) là một loại axit vô cơ gồm các nguyên tố S, O và H.

H2SO4 là một chất lỏng trong suốt, không màu, không mùi, không bay hơi, không sánh, có khả năng hòa tan trong nước và tạo ra phản ứng hóa học có nhiệt lượng cao. Axit này được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp làm chất xúc tác trong các phản ứng hóa học.

Công thức phân tử là : H2SO4

Axit sunfuric (H2SO4) còn được biết đến với tên gọi là dầu Sulfate và Hydro sulfate.

4.1. Tính chất vật lý của H2SO4:

Axit sunfuric là một chất lỏng dày đặc, có trọng lượng cao hơn nước và không dễ bay hơi. Đây là một loại chất khá khó bay hơi và có khả năng hoà tan vô hạn khi kết hợp với nước.

Axit sunfuric đặc có khả năng hút nước mạnh mẽ và tạo ra nhiệt nhanh chóng. Do đó, khi pha loãng axit sunfuric, ta cần từ từ thêm axit đặc vào nước mà không được ngược lại, vì việc làm ngược này có thể gây bỏng khi axit bắn lên.

Axit sunfuric (H2SO4) còn có khả năng gây phản ứng than hóa với các hợp chất hữu cơ.

4.2. Tính chất hóa học của H2SO4:

Axit Sunfuric có đặc tính axit rất mạnh và cũng có khả năng gây bào mòn đáng kể. Điều này đồng nghĩa với việc, nếu nồng độ axit Sunfuric đạt mức đủ, nó có thể gây nguy hiểm cho bất kỳ vật liệu nào tiếp xúc với nó.

Axit Sunfuric có sự biến động tương đối thấp, dẫn đến việc dễ bay hơi khi điều chế các loại Acid. Nhờ tính chất kháng nước, Axit Sunfuric cũng được dùng để làm khô các loại khí không tác động với axit.

Axit H2SO4 có tính chất làm giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

Axit Sunfuric tồn tại dưới hai loại đó: axit đặc và axit loãng.

a, Tính chất hóa học của H2SO4 đặc

Trong axit sunfuric (H2SO4), nguyên tố lưu huỳnh (S) có mức oxi hóa cao nhất là +6. Do đó, axit sunfuric đặc có tính axit mạnh, tính oxi hóa và tính háo nước mạnh.

Vì có tính axit mạnh, H2SO4 tác dụng được với hầu hết các loại kim loại (ngoại trừ Au và Pt). Axit sunfuric đặc và nóng tác dụng với kim loại để tạo ra muối kim loại có hóa trị cao, nước và SO2 (H2S, S).

Phương trình: 2Al +H2SO4 đặc nóng   → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Phương trình: Cu + H2SO4đặc nóng → CuSO4 + SO2 + 2H2O

Phương trình: 2Fe +H2SO4đặc nóng   → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Phương trình: 3Cr + 4H2SO4đặc nóng  → 3CrSO4 + 4H2O + S

Khi axit sunfuric đặc làm lạnh, nó sẽ không phản ứng với nhôm (Al), sắt (Fe) và crom (Cr), do đó không tạo ra phản ứng.

- Axit sunfuric đặc phản ứng với kim loại phi tác dụng tạo ra oxit phi kim, nước và khí SO2.

Phương trình: S +2H2SO4đặc nóng → 3SO2 + 2H2O

– Axit Sunfuric đặc nóng tác dụng với các chất khử khác sản phẩm tạo thành muối, nước và khí SO2

Phản ứng: Axit Sunfuric đặc được đun nóng + 8HI → H2S + 4I2 + 4H2O

– Axit Sunfuric đặc là chất có khả năng hút nước: Khi cho dung dịch axit Sunfuric đặc vào trong lọ chứa đường, quan sát hiện tượng xảy ra, ta thấy đường bị biến thành màu đen và bắt đầu sôi trào.

Phương trình: C12H22O11 + H2SO4 → 12C + H2SO4 .11H2O

b, Tính chất hóa học của H2SO4 loãng

Axit Sunfuric ở dạng loãng là loại axit mạnh, có các đặc tính của axit thông thường như sau:

- Gây màu đỏ cho giấy quỳ tím khi tác dụng.

-Muối sunfat được tạo thành khi phản ứng với kim loại trừ phốtpho sản phẩm.

Phương trình: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 bay hơi.

– Tác dụng với Oxit Bazơ sản phẩm tạo thành muối mới và nước:

Phương trình: FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O

– Tác dụng với Bazơ sản phẩm tạo thành muối mới và nước:

Phương trình: H2SO4 + NaOH → NaHSO4 + H2O

Phương trình: H2SO4­ + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

– Tác dụng với Muối sản phẩm tạo thành Axit mới và Muối mới:

Phương trình: Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2↑

Phương trình: H2SO4 + 2KHCO3 → K2SO4 + 2H2O + 2CO2↑

5. Bài tập vận dụng:

Câu 1. Hoà tan oxit sắt từ (Fe3O4) vào dung dịch H2SO4 loãng dư, sản phẩm thu được từ phản ứng là dung dịch A. Phát biểu sau đây không chính xác?

A. Để tạo ra sản phẩm kết tủa, ta hòa tan dung dịch KOH dư vào dung dịch A. Sau đó, cho kết tủa tạo thành ở trong không khí để kết tủa có khối lượng tăng lên.

B. AgNO3 phản ứng với dung dịch A.

C. Dung dịch A làm màu thuốc tím bị nhạt

D. Dung dịch A không thể hòa tan được Cu

Đáp án: D

Giải thích:

Phương trình phản ứng: Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4+ Fe2(SO4)3 + 4H2O

Dung dịch A gồm có 2 muối ion là Fe2+ và Fe3+.

Fe2+ làm nhạt màu thuốc tím và Fe3+ hòa tan được Cu:

Phương trình: Cu + 2Fe3+ → 2Fe2+ + Cu2+;

Phương trình: Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + A

Dung dịch A tác dụng với KOH cho ra 2 sản phẩm kết tủa Fe(OH)2  và Fe(OH)3.’

Phương trình:  FeSO4 + 2KOH → Fe(OH)2 + K2SO4

Phương trình:  Fe2(SO4)3 + KOH → 2Fe(OH)3 + K2SO4

Khi để lâu ngoài không khí Fe(OH)2 chuyển thành Fe(OH)3

Phương trình:  Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O → Fe(OH)3

Câu 2. Chất nào sau đây tác dụng với Fe tạo ra hợp chất Fe(II)?

A. Cl2

B. dung dịch HNO3 loãng 

C. dung dịch AgNO3 dư 

D. dung dịch HCl đặc

Đáp án: D Giải thích:

Phương trình phản ứng như sau:

A. 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

B. Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

C. Fe + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 3Ag

D. Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Câu 3. Các chất nào đây khi lấy dư có thể oxi hóa Fe tạo thành Fe (III)?

A. HCl, HNO3 đặc, nóng, H2SO4 đặc, nóng

B. Cl2, HNO3 nóng, H2SO4 đặc, nóng nguội

C. Bột lưu huỳnh, H2SO4 đặc, nóng, HCl

D. Cl2, AgNO3, HNO3 loãng

Đáp án: D Giải thích:

Phương trình phản ứng:

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

Fe + 3AgNO3 → Fe(NO3)3+ 3Ag

Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Câu 4. Khi hòa tan hoàn toàn 2,8 gam hỗn hợp FeO, Fe2O3 và Fe3O4 trong dung dịch HCl 1M có thể được thu được dung dịch X. Tiếp theo, khi từ từ thêm dung dịch NaOH dư vào dung dịch X, ta thu được kết tủa Y. Kết tủa Y khi được nung trong không khí cho đến khối lượng không đổi, thu được 3 gam chất rắn. Hãy tính giá trị của V.

A. 87,5ml

B. 165ml

C. 60,5ml

D. 205ml

Đáp án: A Phương trình: FeO, Fe2O3, Fe3O4 + HCl → FeCl2, FeCl3 + NaOH, toC Fe2O3

Gọi hỗn hợp ban đầu gồm có chất Fe, O.

Ta có: nFe = 2nFe2O3 = 0,0375 mol

⇒ nO = (28 – 0,0375. 56) / 16 = 0,04375

Bảo toàn nguyên tố O, ta có: nH2O = nO = 0,04375

Bảo toàn nguyên tố H, ta có: nHCl = 2nH2O = 0,0875 mol 

Kết luận: V = 87,5 ml.

Câu 5. Luyện thép từ gang có nguyên tắc là gì?

A. Để tạo ra thép, có thể sử dụng O2 để oxi hóa các tạp chất như C, Si, P, S, Mn trong gang.

B. Ở nhiệt độ cao, chất khử CO có thể được sử dụng để khử oxit sắt, tạo thành sắt.

C. Sử dụng CaO hoặc CaCO3 để khử tạp chất Si, P, S, Mn,.. trong gang để từ đó thu được thép.

D. Tăng hàm lượng cacbon trong gang để từ đó thu được thép

Kết quả: Nguyên tắc luyện thép từ gang là để giảm hàm lượng các tạp chất như C, Si, P, S, Mn,... trong gang bằng cách oxi hóa chúng thành oxit, sau đó biến thành xỉ và tách ra khỏi thép.