Fe3O4 + HNO3 đặc → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O | Fe3O4 ra Fe(NO3)3

Phản ứng Fe₃O₄ + HNO_{3 đặc} → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + H₂O

1. Phương trình phản ứng Fe₃O₄ tác dụng HNO₃ đặc

2. Điều kiện phản ứng Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc

Điều kiện: Không có

3. Cân bằng phản ứng Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + H₂O bằng phương pháp thăng bằng electron

Bước 1: Xác định sự thay đổi số oxi hóa

+8/3Fe₃O₄ + HN⁺⁵O₃ → Fe⁺³(NO₃)₃ + N⁺⁴O₂ + H₂O

Bước 2: Viết quá trình trao đổi electron. Quá trình khử, quá trình oxi hóa

Bước 3: Đặt hệ số thích hợp

Vậy phương trình phản ứng:

Fe₃O₄ + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

4. Cách tiến hành phản ứng cho Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch HNO₃

Cho Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch axit nitric HNO₃ đặc.

5. Hiện tượng phản ứng hóa học

Hiện tượng sau phản ứng thoát ra khí có màu nâu đỏ NO₂.

6. Bản chất của các chất tham gia phản ứng

6.1. Bản chất của Fe₃O₄ (Sắt từ oxit)

- Trong phản ứng trên Fe₃O₄ là chất khử.

- Oxit sắt từ có tính khử thể hiện khi tác dụng với các chất có tính oxi hoá mạnh như: HNO₃, H₂SO₄ đặc...

6.2. Bản chất của HNO₃ (Axit nitric)

- Trong phản ứng trên HNO₃ là chất oxi hoá.

- HNO₃ tác dụng với oxit bazo, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất chưa lên hoá trị cao nhất.

7. Tính chất của Fe₃O₄

Định nghĩa: Là hỗn hợp của hai oxit FeO, Fe₂O_3. Có nhiều trong quặng manhetit, có từ tính.

Công thức phân tử Fe₃O₄

7.1. Tính chất vật lí

Là chất rắn, màu đen, không tan trong nước và có từ tính.

7.2. Tính chất hóa học

• Tính oxit bazơ

Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch axit như HCl, H₂SO₄ loãng tạo ra hỗn hợp muối sắt (II) và sắt (III).

Fe₃O₄ + 8HCl → 2FeCl₃ + FeCl₂ + 4H₂O

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

• Tính khử

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

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 10H₂O

• Tính oxi hóa

Fe₃O₄ là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh ở nhiệt độ cao như: H₂, CO, Al:

Fe₃O₄ + 4H₂ → 3Fe + 4H₂O

Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe + 4CO₂

3Fe₃O₄ + 8Al → 4Al₂O₃ + 9Fe

7.3. Ứng dụng

- Quặng manhetit có hàm lượng sắt cao nhất được dùng trong ngành luyện gang, thép.

- Fe3O4 hạt nano được dùng để dánh dấu tế bào và xử lí nước bị nhiểm bẩn.

8. Tính chất hóa học của HNO₃

- Axit nitric là một dung dịch nitrat hydro có công thức hóa học HNO₃ . Đây là một axit khan, là một monoaxit mạnh, có tính oxy hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ, có hằng số cân bằng axit (pKa) = −2.

- Axit nitric là một monoproton chỉ có một sự phân ly nên trong dung dịch, nó bị điện ly hoàn toàn thành các ion nitrat NO₃− và một proton hydrat, hay còn gọi là ion hiđroni.

H₃O+ HNO₃ + H₂O → H₃O+ + NO3-

- Axit nitric có tính chất của một axit bình thường nên nó làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

- Tác dụng với bazo, oxit bazo, muối cacbonat tạo thành các muối nitrat

2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O

2HNO₃ + Mg(OH)₂ → Mg(NO₃)₂ + 2H₂O

2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂

- Axit nitric tác dụng với kim loại: Tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat và nước .

Kim loại + HNO_{3 đặc} → muối nitrat + NO + H₂O ( t^o)

Kim loại + HNO_{3 loãng} → muối nitrat + NO + H₂O

Kim loại + HNO_{3 loãng lạnh} → muối nitrat + H₂

Mg(rắn) + 2HNO_{3 loãng lạnh} → Mg(NO₃)₂ + H₂ (khí)

- Nhôm, sắt, crom thụ động với axit nitric đặc nguội do lớp oxit kim loại được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp.

- Tác dụng với phi kim (các nguyên tố á kim, ngoại trừ silic và halogen) tạo thành nito dioxit nếu là axit nitric đặc và oxit nito với axit loãng và nước, oxit của phi kim.

C + 4HNO_{3 đặc} → 4NO₂ + 2H₂O + CO₂

P + 5HNO_{3 đặc} → 5NO₂ + H₂O + H₃PO₄

3C + 4HNO_{3 loãng} → 3CO₂ + 4NO + 2H₂O

- Tác dụng với oxit bazo, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên hóa trị cao nhất:

FeO + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

FeCO₃ + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O + CO₂

- Tác dụng với hợp chất:

3H₂S + 2HNO₃ (>5%) → 3S_{kết tủa} + 2NO + 4H₂O

PbS + 8HNO_{3 đặc} → PbSO_{4 kết tủa} + 8NO₂ + 4H₂O

Ag₃PO₄ tan trong HNO₃, HgS không tác dụng với HNO₃.

- Tác dụng với nhiều hợp chất hữu cơ: Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ, nên sẽ rất nguy hiểm nếu để axit này tiếp xúc với cơ thể người.

9. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1. Chất nào sau đây khí phản ứng với dung dịch HNO₃ đặc nóng sẽ không sinh ra khí?

A. FeO

B. Fe₃O₄

C. Fe₂O₃

D. Fe(OH)₂

Lời giải:

Câu 2. Hòa tan một lượng Fe_xO_y bằng H₂SO₄ loãng dư được dung dịch X. Biết X vừa có khả năng làm mất màu dung dịch thuốc tím, vừa có khả năng hòa tan được bột Cu. Oxit sắt đó là:

A. FeO

B. Fe₂O₃

C. Fe₃O₄

D. A hoặc B

Lời giải:

Câu 3. Hoà tan hoàn toàn m (g) Fe_xO_y bằng dung dịch H₂SO₄ đặc nóng thu được 2,24lit SO₂ (đktc). Phần dd chứa 120(g) một loại muối sắt duy nhất. Công thức oxit sắt và khối lượng m là:

A. Fe₃O₄; m = 23,2 (g).

B. FeO, m = 32 (g).

C. FeO; m = 7,2 (g).

D. Fe₃O₄; m = 46,4 (g)

Lời giải:

Câu 4. Hòa tan hoàn toàn 2,8 gam hỗn hợp FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ cần vừa đủ V ml dung dịch HCl 1M , thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch NaOH dư vào dung dịch X thu được kết tủa Y. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 3 gam chất rắn. Tính V ?

A. 87,5ml

B. 125ml

C. 62,5ml

D. 175ml

Lời giải:

Câu 5. Trong các phản ứng sau, phản ứng nào HNO₃ không đóng vai trò chất oxi hóa?

A. ZnS + HNO₃(đặc nóng)

B. Fe₂O₃ + HNO₃(đặc nóng)

C. FeSO₄ + HNO₃(loãng)

D. Cu + HNO₃(đặc nóng)

Lời giải:

Câu 6. Hòa tan hỗn hợp ba kim loại gồm Zn, Fe, Cu bằng dung dịch HNO₃ loãng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất không tan là hỗn hợp hai kim loại. Phần dung dịch sau phản ứng có chứa

A. Zn(NO₃)2 và Fe(NO₃)₃.

B. Zn(NO₃)₂; Fe(NO₃)₂ và Cu(NO₃)₂.

C. Zn(NO₃)₂ và Fe(NO₃)₂.

D. Zn(NO₃)₂; Fe(NO₃)₃ và Cu(NO₃)₂.

Câu 7. Cho từng chất: Fe, FeO, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃, Fe₃O₄, Fe₂O₃, Fe(NO₃)₂, Fe(NO₃)₃, FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃, FeCO₃ lần lượt phản ứng với HNO₃ đặc nóng thì số phàn ứng ô xi hóa khử xảy ra là

A. 5

B. 6

C. 7

D. 8

Lời giải:

Câu 8. Cho m gam Fe tác dụng hoàn toàn với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư) thu được 13,44 lít khí SO₂ sản phầm khử duy nhất (ở đktc). Tính giá trị của m?

A. 11,2 gam

B. 22,4 gam

C. 16,8 gam

D. 33, 6 gam

Lời giải:

Câu 9. Hòa tan hoàn toàn 20 gam hỗn hợp Mg và Fe trong dung dịch HCl 4M thu được 11,2 lít H₂ (đktc) và dung dịch X. Để kết tủa hoàn toàn các ion trong X cần 600 ml dung dịch KOH 2M. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là :

A. 0,1 lít.

B. 0,3 lít.

C. 0,15 lít.

D. 0,2 lít.

Lời giải:

Câu 10. Cho m gam Fe tác dụng hết với dung dịch CuSO₄ dư, thu được 14,4 gam Cu. Giá trị của m là

A. 50,4.

B. 12,6.

C. 16,8.

D. 25,2.

Lời giải:

Câu 11. Sắt tác dụng được với tất cả các chất thuộc dãy chất nào sau đây?

A. HNO₃ đặc nguội, Cl₂, dung dịch CuSO₄.

B. O₂, dung dịch HCl, dung dịch Cu(NO₃)₂, dung dịch NaOH.

C. Al₂O₃, H₂O, HNO₃ loãng, dung dịch AgNO₃.

D. S, dung dịch Fe(NO₃)₃, dung dịch H₂SO₄ loãng

Lời giải:

Câu 12. Khi cho Fe vào dung dịch hỗn hợp các muối AgNO₃, Cu(NO₃)₂, Pb(NO₃)₂ thì Fe sẽ khử ion kim loại theo thứ tự sau (ion đặt trước sẽ bị khử trước):

A. Ag⁺, Cu²⁺, Pb²⁺.

B. Ag⁺, Pb²⁺, Cu²⁺.

C. Cu²⁺, Ag⁺, Pb²⁺.

D .Pb²⁺, Ag⁺, Cu²⁺

Lời giải:

Câu 13. Cho các phản ứng xảy ra sau đây:

(1) AgNO₃ + Fe(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₃ + Ag↓

(2) Mn + 2HCl → MnCl₂ + H₂↑

Dãy các ion được sắp xếp theo chiều tăng dần tính oxi hoá là

A. Ag⁺, Mn²⁺, H⁺, Fe³⁺.

B. Mn²⁺, H⁺, Ag⁺, Fe³⁺.

C. Ag⁺, Fe³⁺, H⁺, Mn²⁺

D. Mn²⁺, H⁺, Fe³⁺, Ag⁺

Lời giải:

Câu 14. Một pin điện hoá có điện cực Zn nhúng trong dung dịch ZnSO₄ và điện cực Cu nhúng trong dung dịch CuSO₄. Ta thấy

A. điện cực Cu xảy ra quá trình khử.

B. điện cực Zn tăng còn khối lượng điện cực Cu giảm.

C. điện cực Cu xảy ra sự oxi hoá.

D. điện cực Zn xảy ra sự khử

Lời giải: