Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + N2 + H2O | Fe + HNO3 ra N2

Phản ứng Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + N₂ + H₂O

1. Phương trình phản ứng

10Fe + 36HNO₃ loãng → 10Fe(NO₃)₃ + 3N₂+ 18H₂O

2. Điều kiện phản ứng

- Dung dịch HNO₃ loãng dư.

3. Cách thực hiện phản ứng

Cho kim loại sắt tác dụng với dung dịch axit nitric loãng.

4. Hiện tượng nhận biết phản ứng

Kim loại tan dần tạo thành dung dịch màu vàng nâu và khí không màu thoát ra.

5. Bạn có biết

Fe thụ động với axit HNO₃ đặc nguội, H₂SO₄ đặc nguội → có thể dùng thùng Fe chuyên chở axit HNO₃ đặc nguội và H₂SO₄ đặc nguội.

6. Tính chất hóa học của sắt

Sắt là kim loại có tính khử trung bình. Khi tác dụng với chất oxi hóa yếu, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +2.

Fe → $\stackrel{+2}{Fe}$ + 2e

Với chất oxi hóa mạnh, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +3.

Fe → $\stackrel{+3}{Fe}$ + 3e

6.1. Tác dụng với phi kim

Ở nhiệt độ cao, sắt khử nguyên tử phi kim thành ion âm và bị oxi hóa đến số oxi hóa +2 hoặc +3.

+ Tác dụng với lưu huỳnh: $\stackrel{0}{Fe}+\stackrel{0}{S}\stackrel{t^o}{\to }\stackrel{+2}{Fe}\stackrel{-2}{S}$

+ Tác dụng với oxi: $3Fe+\stackrel{0}{2O_2}\stackrel{t^o}{\to }F{e}_3{\stackrel{-2}{O}}_4$

+ Tác dụng với clo: $\stackrel{0}{2Fe}+3\stackrel{0}{C{l}_2}\stackrel{t^o}{\to }2\stackrel{+3}{Fe}{\stackrel{-1}{Cl}}_3$

6.2. Tác dụng với axit

- Với dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng, Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +2, giải phóng H₂. Ví dụ:

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

- Với dung dịch HNO₃ và H₂SO₄ đặc nóng, Fe bị oxi hóa đến số oxi hóa +3, và không giải phóng H₂. Ví dụ:

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

Chú ý: Fe bị thụ động bởi các axit HNO₃ đặc, nguội và H₂SO₄ đặc, nguội.

6.3. Tác dụng với dung dịch muối

Fe có thể khử được ion của các kim loại đứng sau nó trong trong dãy điện hóa của kim loại. Trong các phản ứng này, Fe thường bị oxi hóa đến số oxi hóa +2. Ví dụ:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Đặc biệt:

Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag

Nếu Ag⁺ dư, tiếp tục có phản ứng:

Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ + Ag

6.4. Tác dụng với nước

Ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước, nhưng ở nhiệt độ cao, sắt khử hơi nước tạo ra H₂ và Fe₃O₄ hoặc FeO.

3Fe + 4H₂O $\stackrel{t^o<{570}^{o}C}{\to }$ Fe₃O₄ + 4H₂

Fe + H₂O $\stackrel{t^o>{570}^{o}C}{\to }$FeO + H₂

7. Tính chất vật lí của Sắt

- Màu xám hơi trắng, dễ ràn và dẻo cũng như có thể dát mỏng hay kéo sợi, khả năng dẫn điện và nhiệt không bằng nhôm hay đồng.

- Nhiễm từ ở nhiệt độ cao khoảng 800 độ C sẽ nhiễm từ và mất từ tính.

8. Bài tập vận dụng

Câu 1. Cho phản ứng sau: Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + N₂ + H₂O

Tổng hệ số tối giản trong phản ứng trên là:

A. 87 B. 64 D. 82 D. 108

Hướng dẫn giải

Đáp án A

10Fe + 36HNO₃ → 10Fe(NO₃)₃ + 3N₂ + 18H₂O

Câu 2. Cho sắt tác dụng với dung dịch axit nitric loãng thu được chất khí không màu nhẹ hơn không khí. Phương trình hóa học xảy ra là:

A. 8Fe + 30HNO₃ → 8Fe(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

B. 10Fe + 36HNO₃ → 10Fe(NO₃)₃ + 3N₂+ 18H₂O

C. Fe + 6HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

D. Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Hướng dẫn giải

Đáp án: B

Khí không màu là sản phẩm khử của HNO₃ có N₂ và N₂O. Trong đó, M_N2 < M_kk

10Fe + 36HNO₃ → 10Fe(NO₃)₃ + 3N₂+ 18H₂O

Câu 3: Cho phản ứng sau: Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + N₂+ H₂O

Hệ số tối giản của HNO₃ trong phản ứng trên là:

A. 18 B. 30 C. 36 D. 32

Hướng dẫn giải

Đáp án C

10Fe + 36HNO₃ → 10Fe(NO₃)₃ + 3N₂ + 18H₂O