Phản ứng hóa học Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

1. Tính chất của phản ứng Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O: 

Phản ứng giữa sắt (Fe) và axit sunfuric (H2SO4) là một phản ứng hóa học cơ bản và quan trọng trong lĩnh vực hóa học. Đây là một phản ứng oxi-hoá khử, trong đó sắt bị oxi hóa và axit sunfuric bị khử.

Trong phản ứng này, sắt (Fe) phản ứng với axit sunfuric (H2SO4) tạo thành sulfat sắt (Fe2(SO4)3), khí SO2 và nước (H2O). Phương trình hóa học cho phản ứng này là:

Sắt và axit sulfuric tham gia trong phản ứng như sau:

Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

Trong quá trình này, sulfat sắt, khí SO2 và nước được hình thành. Đây là một phản ứng tỏa nhiệt, tức là phản ứng sinh nhiệt.

Công thức hóa học cho sắt (Fe) là một kim loại màu xám bạc, có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Sắt là một trong những kim loại phổ biến nhất trên Trái đất và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và xây dựng.

- Axit sulfuric (H2SO4): là một loại axit mạnh, có tính ăn mòn cao và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất. Nó cũng là một trong những chất hóa học quan trọng nhất trên toàn cầu, được sản xuất hàng triệu tấn mỗi năm.

- Sulfat sắt (Fe2(SO4)3): là một hợp chất muối có khả năng hòa tan trong nước và được sử dụng trong công nghiệp và xử lý nước.

– Khí SO2: là một loại khí không màu, không mùi, không vị và có tính chất độc hại. Nó được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và được coi là một chất gây ô nhiễm quan trọng.

– Nước (H2O): là một chất lỏng vô màu, không mùi và không có vị, đồng thời cũng là một yếu tố quan trọng nhất trong cuộc sống và phổ biến trên toàn cầu.

Phản ứng này cũng có thể dùng để sản xuất sulfat sắt, một chất hóa học quan trọng trong công nghiệp, xây dựng và xử lý nước.

Đó là một số thông tin cơ bản về phản ứng giữa sắt và axit sulfuric. Hy vọng thông tin này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về tính chất và ứng dụng của phản ứng này.

2. Điều kiện xảy ra phản ứng Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O: 

Phản ứng oxi-hoá giữa sắt (Fe) và axit sunfuric (H2SO4) dẫn đến hình thành sulfat sắt (Fe2(SO4)3), khí lưu huỳnh dioxide (SO2) và nước (H2O) là một trong những phản ứng hóa học quan trọng trong lĩnh vực hóa học.

Để phản ứng trên xảy ra thành công, cần tuân thủ một số điều kiện quan trọng sau:

- Phải có sự hiện diện của sắt (Fe) và axit sunfuric (H2SO4).

- Đảm bảo tỷ lệ phân phối chính xác giữa các chất tham gia.

- Cung cấp đủ năng lượng để kích thích phản ứng.

- Đảm bảo điều kiện nhiệt độ phù hợp và môi trường phản ứng không quá axit hoặc kiềm.

- Đảm bảo sự hiện diện của các chất xúc tác (nếu cần thiết).

Phản ứng oxi-hoá giữa sắt và axit sunfuric đóng vai trò quan trọng trong nhiều quy trình công nghiệp và ứng dụng khác nhau.

2.1. Sự hiện diện của chất xúc tác: 

Sự hiện diện của chất xúc tác đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tốc độ phản ứng. Đồng (Cu) thường được sử dụng làm chất xúc tác nhằm giúp phản ứng diễn ra nhanh chóng hơn và giảm nhiệt độ cần thiết để phản ứng xảy ra. Điều này góp phần làm quá trình phản ứng trở nên hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

2.2. Nhiệt độ: 

Ngoài ra, nhiệt độ cũng đóng vai trò không hề nhỏ trong phản ứng này. Nếu nhiệt độ quá thấp, phản ứng sẽ trở nên chậm chạp và không đạt hiệu quả như mong muốn. Trong khi đó, nếu nhiệt độ quá cao, phản ứng sẽ trở nên quá nóng và tiềm ẩn nguy cơ gây hại. Vì vậy, nhiệt độ tối thiểu cần thiết để phản ứng diễn ra một cách hiệu quả và nhanh chóng là 80 độ C.

2.3. Khối lượng của hỗn hợp Fe và H2SO4: 

Để đảm bảo phản ứng diễn ra đúng cơ chế và tạo ra sản phẩm chất lượng, cần cân đúng tỉ lệ khối lượng của hỗn hợp Fe và H2SO4 theo phương trình hóa học.

2.4. Áp suất không khí: 

Để đảm bảo sự không bị oxy hóa của đồng (Cu) trước khi phản ứng xảy ra, phản ứng cần được thực hiện trong không khí ở áp suất thường.

Nếu bất kỳ điều kiện nào bị thiếu, phản ứng sẽ không xảy ra hoặc diễn ra rất chậm. Tuân thủ đầy đủ các điều kiện sẽ giúp chúng ta đạt được kết quả tốt nhất khi thực hiện phản ứng này.

3. Ứng dụng của phản ứng Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O: 

Phản ứng Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O là một phản ứng hóa học quan trọng và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống và công nghiệp.

Phản ứng này được coi là một trong những phản ứng quan trọng nhất trong quá trình sản xuất axit sulfuric. Khi Fe tác dụng với H2SO4, ta thu được Fe2(SO4)3 và SO2 là sản phẩm. Fe2(SO4)3 được sử dụng để tách axit sulfuric và nước. Sau đó, SO2 được oxy hóa thành SO3 để sản xuất axit sulfuric. Vì vậy, phản ứng Fe + H2SO4 là một bước cực kỳ quan trọng trong quá trình sản xuất axit sulfuric, một loại hóa chất quan trọng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất phân bón, dược phẩm, chất tẩy rửa và các sản phẩm khác.

Fe2(SO4)3 cũng có ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các chất tẩy rửa chuyên dụng. Nó được sử dụng để loại bỏ các vết bẩn khó đánh trên nhiều loại bề mặt, từ kim loại đến nhựa và vải.

Ngoài ra, Fe2(SO4)3 còn được dùng trong việc sản xuất mực in để tạo ra màu đen và các màu sắc khác cho các loại mực in khác nhau. Điều này là do Fe2(SO4)3 có khả năng hoà tan trong nước và tạo ra các phức chất màu sắc khác nhau.

Cuối cùng, Fe2(SO4)3 cũng được sử dụng trong việc sản xuất pin để tạo ra các lớp bảo vệ cho các điện cực khác nhau trong các loại pin khác nhau. Lí do cho điều này là vì Fe2(SO4)3 có khả năng tạo ra các lớp bảo vệ có tính chất chống ăn mòn và chống oxy hóa.

Nội dung

Trên đây là một số ứng dụng của phản ứng Fe + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O. Phản ứng này có vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và được sử dụng phổ biến trong cuộc sống và công nghiệp.

4. Câu hỏi trắc nhiệm liên quan:

Câu 1. Khẳng định nào dưới đây không chính xác.

A. Kim loại có độ cứng cao nhất trong các kim loại là Crom

B. Các kim loại Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc

Các kim loại kiềm được sản xuất thông qua phương pháp điện phân dung dịch muối halogenua của chúng.

Lưu huỳnh có tính oxi hóa yếu, và Hg có thể phản ứng với lưu huỳnh ngay cả ở nhiệt độ phòng. Trong khi đó, các kim loại khác cần phải có xúc tác hoặc nhiệt độ để phản ứng.

Đáp án CCâu 2. Những nhận định sau về kim loại sắt:

(1) Sắt còn có trong hồng cầu của máu, giúp vận chuyển oxi tới các tế bào.

(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) 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

Đáp án CCâu 3. 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.

Kết quả Câu 4. Khi hòa tan hoàn toàn 5,6 gam Fe trong dung dịch H2SO4 đặc ở nhiệt độ cao, sau phản ứng ta thu được V lít SO2 (ở điều kiện tiêu chuẩn, là sản phẩm duy nhất). Giá trị của V là:

A. 6,72 lít

B. 3,36 lít

C. 4,48 lít

D. 2,24 lít

Đáp án BCâu 5. 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

Đáp án DCâu 6. 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

Đáp án D  Câu 7. 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

B. Cho từ từ axit vào nước và khuấy đều

C. Đổ nhanh nước vào axit và khuấy đều

D. Đổ từ từ axit vào nước và khuấy đều

B. Cho từ từ axit vào nước và khuấy đều

C. Cho nhanh nước vào axit và khuấy đều

Đáp án B cho từng chất Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3 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

Đáp án CCâu 10. Hòan thanh phản ứng của 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 với dung dịch HNO3 loãng (dư) tạo ra 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Dung dịch X có khả năng 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.

Đáp án CCâu 11. 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.

Đáp án ACâu 12. Dung dịch X bao gồm FeCl2 và FeCl3 được chia thành hai phần bằng nhau:

Phần 1: Khi tác dụng với dung dịch NaOH dư trong 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.

Đáp án DCâu 13. 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.

Đáp án DCâu 14. Nung nóng 29 gam oxit sắt với khí CO dư, sau phản ứng, khối lượng chất rắn còn lại là 21 gam. Công thức oxit sắt là

A. FeO.

B. Fe3O4.

C. Fe2O3.

D. FeO hoặc Fe3O4.

Đáp án BCâu 15. 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

Để giải phóng hoàn toàn khí H2 từ 5 gam hỗn hợp Mg và Fe bằng dung dịch HCl 4M, ta thu được 2,8 lít H2 (ở điều kiện tiêu chuẩn) và dung dịch Z. Để kết tủa hoàn toàn các ion trong dung dịch Z, ta cần sử dụng 150 ml dung dịch NaOH 2M. Thể tích dung dịch HCl đã sử dụng là 0,1 lít.

B. 0,12 lít.

C. 0,15 lít.

D. 0.075 lít.

Đáp án D

Câu 17. Khi tiếp xúc m gam bột sắt (Fe) với dung dịch HNO3 dư, ta thu được hỗn hợp chất Khí NO2 và NO với thể tích tổng cộng là 8,96 lít ở điều kiện tiêu chuẩn và tỉ lệ thể tích với O2 là 1,3125. Xác định phần trăm thể tích của NO và NO2 trong hỗn hợp chất khí, cũng như khối lượng m của sắt đã sử dụng.

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.

B. FeCl3 , H2 dư

C. FeCl2 , H2 dư

D. FeCl3 , HCl dư

B. FeCl3, HCl dư

C. FeCl2 , FeCl3, và HCl dư

D. FeCl3

Đáp án C

Câu 19. Phản ứng hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 với dung dịch HNO3 loãng dư thu được 1,12 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X sau phản ứng thu 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.

"Bài 20: Khi hòa tan một lượng kim loại M vào dung dịch HNO3 loãng và dung dịch H2SO4 loãng, thu được một khí là NO và một khí là H2 có cùng thể tích (đo ở cùng điều kiện). Biết rằng khối lượng muối nitrat thu được bằng 159,21% khối lượng muối sunfat. Vậy M là kim loại nào sau đây?

A. Zn."

B. Al.

C. Fe.

D. Mg.

Đáp án CCâu 21. Nhận xét nào sau đây không đúng?

A. Crom là kim loại cứng nhất trong tất cả các kim loại

B. Nhôm và Crom đều phản ứng với HCl theo cùng tỉ lệ số mol.

C. Vật dụng làm bằng nhôm và crom đều bền trong không khí và nước vì có màng oxit bảo vệ.

D. Sắt và crom đều bị thụ động hóa bởi HNO3 đặc, nguội.

Đáp án BCâu 22. 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

Đáp án DCâu 23. 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

Đáp án D