Fe3O4 + HCl → FeCl3 + FeCl2 + H2O

1.1. Điều kiện phản ứng Fe3O4+ HCl:

Nhiệt độ có ảnh hưởng quan trọng đối với tốc độ phản ứng giữa Fe3O4 và HCl. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng tăng lên đồng thời. Tuy nhiên, phản ứng cũng có thể bị ảnh hưởng nếu nhiệt độ quá cao vượt quá giới hạn chịu nhiệt của các chất hóa học.

Ngoài ra, tốc độ phản ứng giữa Fe3O4 và dung dịch axit HCl còn phụ thuộc vào nồng độ axit HCl. Khi nồng độ axit tăng, tốc độ phản ứng cũng tăng theo.

1.2. Cách thực hiện phản ứng Fe3O4 HCl:

Các bước để thực hiện phản ứng giữa Fe3O4 và dung dịch axit HCl như sau:

Sử dụng cặp kẹp ống nghiệm để lắc nhẹ và đều hỗn hợp trong ống.

Đun nóng ống nghiệm lên trên ngọn lửa đèn cồn.

Tiếp tục lắc đều và đun nóng đến khi phản ứng hoàn toàn xảy ra. Khi đó, chúng ta có thể quan sát thấy sự thay đổi về màu sắc và hình dạng của hỗn hợp.

Thực hiện các bước này sẽ giúp cho phản ứng xảy ra hiệu quả và đạt được kết quả tốt nhất. Ngoài ra, cần chú ý đến việc đảm bảo an toàn khi thực hiện phản ứng này, đặc biệt là khi sử dụng dung dịch axit HCl. Cần đeo kính bảo vệ và làm việc trong môi trường có nhiều không khí để đảm bảo an toàn cho mình và người xung quanh.

2. Hiện tượng sau phản ứng Fe3O4 tác dụng HCl:

Khi hợp chất Fe3O4 phản ứng với axit clohidric (HCl), sẽ tạo thành muối và khí hidro (H2), kèm theo sự giải phóng nhiệt. Để tách muối ra khỏi hỗn hợp ban đầu, ta có thể sử dụng phương pháp kết tủa. Trong quá trình này, Fe3O4 được hòa tan trong dung dịch axit, tạo ra ion sắt (Fe2+) và ion clo (Cl-). Lúc đó, ion sắt tương tác với ion H+ để tạo thành khí hidro, trong khi ion clo kết hợp với ion sắt để tạo ra muối. Phương pháp kết tủa sử dụng một chất pH để thay đổi tính acid của dung dịch, từ đó tạo ra kết tủa muối. Quá trình này có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, lượng phản ứng và chất lượng của các chất tham gia.

3. Tính chất hóa học của Fe3O4:

Fe3O4 là một hợp chất quan trọng của sắt và oxit, được tìm thấy nhiều trong quặng manhetit và có khả năng từ tính. Công thức phân tử của Fe3O4 là FeO.Fe2O3. Ngoài ra, hợp chất này còn có tính chất hóa học đa dạng và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Fe3O4 có thể được sử dụng trong xử lý nước thải và sản xuất mực in. Ngoài ra, Fe3O4 còn được ứng dụng trong lĩnh vực y tế để điều trị ung thư và tạo hình ảnh y tế. Nó cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng từ tính khác nhau như trong sản xuất thiết bị điện tử và các thiết bị y tế như máy siêu âm.

Với những tính chất mang tính đa dạng, Fe3O4 là một hợp chất quan trọng của sắt và oxit, có nhiều ứng dụng đa dạng trong các lĩnh vực khác nhau.

4. Bài tập vận dụng liên quan:

Câu 1. Bột Zn khối lượng m gam được cho vào 500 ml dung dịch Fe2(SO4)3 0,24M. Sau khi phản ứng hoàn toàn, khối lượng dung dịch tăng thêm 9,6 gam so với khối lượng ban đầu. Giá trị của m là A. 29,25.

D. 28,80.

Đáp án D

nFe2(SO4)3= 0,24.0,5 = 0,12mol

nFe3+= 0,24

Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe

x……………………x

→ mdd tăng= mZn – mFe= 65(0,12 + x) – 56x = 9,6 → x = 0,2

=> nZn ban đầu = 0,12 + 0,2 = 0,23 mol => mZn= 0,32.65 = 28,8 gam

B. 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3.

C. 2Fe + O2 → 2FeO.

D. tạo hỗn hợp FeO, Fe2O3, Fe3O4.

Đáp án A

Câu 3. Cho các phản ứng sau:

(1) Fe(OH)2 + H2SO4 đặc →

(2) Fe + H2SO4 loãng →

(3) Fe(OH)3 + H2SO4 đặc →

(6) FeCO3 + H2SO4 đặc →

Số phản ứng hóa học trong đó H2SO4 đóng vai trò là chất oxi hóa là:

A. 2

B. 4

C. 3

D. 5

(1) 8Fe(OH)2 + 13H2SO4 đặc → 4Fe2(SO4)3 + H2S + 20H2O

(2) Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2

(3)  2 Fe(OH)3 + 3 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6 H2O

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

Câu 4. Nhận xét nào sau đây không đúng

A. Trong dung dịch Fe khử được ion Cu2+ thành Cu.

B. Bột nhôm bốc cháy khi gặp khí clo.

C. Các kim loại Na, K, Ba đều phản ứng với nước ở điều kiện thường.

Fe phản ứng với dung dịch HCl hay phản ứng với Clo đều tạo thành một loại muối.

Phương trình phản ứng minh họa

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

2Fe + 3Cl2→ 2FeCl3 ⇒ thu được 2 loại muối.

B. keo trắng, sau đó tan dần.

C. keo trắng không tan.

D. nâu đỏ

Đáp án A

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 6. Cho Zn dư vào dung dịch AgNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3. Số phản ứng hoá học xảy ra là:

A. 1.

B. 2.

Đáp án D

Phương trình phản ứng minh họa

Zn + 2AgNO3 → Zn(NO3)2 + 2Ag

Zn + 2Fe(NO3)3 → Zn(NO3)2+ 2Fe(NO3)2

B. 6

C. 5

D. 4

E. 3

B. 5

C. 4

Fe3O4 + HCl dư → dung dịch X gồm: FeCl2; FeCl3; HCl dư.

Vậy dung dịch X tác dụng được với các chất là: KMnO4; Cl2; KOH; Na2CO3; HNO3; Fe; NaNO3

Phương trình phản ứng minh họa

5FeCl2+ KMnO4 + 8HCl → 5FeCl3 + KCl + MnO2↓ + Cl2↑ + 4H2O

FeCl3 + KOH → Fe(OH)3↓ + 3KCl

HCl + KOH → KCl + H2O

2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaCl

2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + H2O + CO2↑

2HCl + Fe → FeCl2 + H2↑

3Fe2+ + NO3- + 4H+ → 3Fe3+ + NO + 2H2O

=> vậy có tất cả 7 chất phản ứng với dd X

Câu 8. Cho 23,2 gam Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl dư thu được muối sắt có khối lượng là:

C. 45,2 gam

D. 25,4 gam

Đáp án C

nFe3O4 = 23,2: 232 = 0,1 mol

Phương trình phản ứng minh họa

Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O

Câu 9. 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.

Áp dụng bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử)

Oxit + HCl → muối clorua + H2O

nHCl = nH = 2.nO =

VddHCl2M = 0,1.1000/2 = 50ml

B. FeO và Fe2O3.

C. Fe3O4.

D. Fe2O3.

Đáp án D

FeCl3 + NaOH → Fe(OH)3 + NaCl

X gồm Fe(OH)2 và Fe(OH)3. Nung X ngoài không khí thu được Fe2O3:

Fe(OH)2 + O2 → Fe2O3 + H2O

Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O

B. Cl2, HNO3 nóng, H2SO4 đặc, nguội

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

D. Cl2, Cu(NO3)2, HNO3 loãng

Đáp án D

2Fe + 3Cu(NO3)2 →2Fe(NO3)3 + 3Cu

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

Câu 12. Để hoàn toàn hòa tan 5,6 gam hỗn hợp FeO, Fe2O3 và Fe3O4, cần sử dụng đúng 87,5ml dung dịch HCl 1M.

B. 125ml

C. 62,5ml

Quy đổi thành 5,6 gam ( Fe : x mol và O : y mol )

Sơ đồ hợp thức: 2Fe → Fe2O3

Ta có: nFe = 2nFe2O3 = 2 . 6/160 = 0,075 mol

=> nO (oxit) = ( 5,6 – 0,075.56 )/16 = 0,0875 mol

B. 25 gam

C. 30 gam

D. 35 gam

B. 30 gam

C. 40 gam

Sau phản ứng thu được hỗn hợp gồm 2 kim loại Fe, Cu → H+ và NO3-, Cu2+ hết.

Dung dịch chỉ chứa FeCl2: 0,1 mol (bảo toàn Cl- = 0,2 mol), Cu: 0,025 mol

⇒ Khối lượng Fe phản ứng là: mFe pư = 0,1. 56 = 5,6 gam

→ 0,4m gam kim loại gồm Fe dư: m – 5,6 (gam) và Cu: 0,025. 64 = 1,6 gam

A. 27,2.

B. 10,6.

C. 12,8.

D. 13,6.

nFe3O4 = 2x mol;

→ nCu(NO3)2 = x; nFe(NO3)3 = 6x mol

mmuối= mCu(NO3)2 + mFe(NO3)3 → 188x + 242.6x = 82 → x = 0,05 mol

→ x = 0,05.80 + 0,05.2.232 = 27,2 gam.

(2) Ion Fe2+ bền hơn Fe3+.

(3) Fe bị thụ động trong H2SO4 đặc nguội.

(4) Quặng manhetit là quặng có hàm lượng sắt cao nhất.

(5) Trái đất tự quay và sắt là nguyên nhân làm Trái Đất có từ tính.

(6) Kim loại sắt có thể khử được ion Fe3+.

Số nhận định đúng là

C. 5

D. 6

Đáp án B

(1) đúng

(4) đúng, quặng manhetit (Fe3O4) là quặng có hàm lượng Fe cao nhất.

(5) sai, vì từ trường Trái Đất sinh ra do sự chuyển động của các chất lỏng dẫn điện

(6) đúng, Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+

Vậy có 4 phát biểu đúng

B. Fe(NO3)2.

C. Fe(NO3)2, Cu(NO3)2

D. Fe(NO3)3, Fe(NO3)2.

Đáp án B

Cu(NO3)2 + Fe(dư) → Fe(NO3)2+ Cu

Vậy dung dịch Y chứa Fe(NO3)2.

Câu 17. Có tổng cộng 4 dung dịch khác nhau: (a) HCl; (b) CuCl2; (c) FeCl2; (d) HCl kết hợp với CuCl2. Đưa từng thanh sắt nguyên chất vào từng dung dịch tương ứng. Số lượng các trường hợp ăn mòn điện hóa xảy ra là

A. 0

D. 2

Đáp án D

Để xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa cần thỏa mãn 3 điều kiện:

+ Có 2 điện cực khác bản

+ 2 điện cực tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau

+ 2 điện cực được nhúng trong cùng 1 dung dịch chất điện li

A. H2SO4 đặc, nóng.

B. HNO3 loãng.

C. H2SO4 loãng.

D. HNO3 đặc nóng.

Tác dụng với H2SO4 đặc nóng cho Fe3+; tác dụng với H2SO4 loãng cho Fe2+

Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2

Câu 19. Cho các nội dung nhận định sau:

(a) Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là tính khử.

(d) Để bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép, người ta gắn vào mặt ngoài vỏ tàu (phần chìm trong nước biển) những khối kẽm.

Số nhận định đúng là

A. 2.

B. 3.

Đáp án A

(a) Đúng Tính chất hoá học đặc trưng của kim loại là tính khử.

(b) Sai vì Đồng (Cu)  khử được muối sắt (III) (Fe3+).

Phản ứng minh họa

Đúng để bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép, người ta gắn những khối kẽm vào phần chìm trong nước biển.

Câu 20. Cho 5,68 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất) (ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khô. Giá trị của m là:

A. 38,72

B. 35,50

Đáp án C

Xem hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 chỉ gồm 2 nguyên tố Fe và O

Ta có sơ đồ: Fe: a mol; Fe(NO3)3: a mol

O: b mol

Ta có 56x + 16y = 5,68 (1)

Quá trình nhường electron:

Quá trình nhận electron:

O+0 + 2e → O-2

b → 2b

N+5 + 3e → N+2

Từ (1) và (2) → x = 0,09 mol và y = 0,075 mol

⇒ mFe(NO3)3 = 0,08. 242 = 19,36 (g)