Buzz
1. Cân bằng phản ứng giữa Fe2O3 và HNO3
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
Phản ứng giữa sắt (III) oxit (Fe2O3) và axit nitric (HNO3) sinh ra muối sắt (III) nitrat (Fe(NO3)3) và nước, diễn ra ở điều kiện bình thường, không cần chất xúc tác.
Sau phản ứng, chất rắn màu đen Fe2O3 dần tan, tạo thành dung dịch màu vàng nâu của Fe(NO3)3.
Đây không phải là phản ứng oxi hóa khử vì số oxi hóa của Fe trong Fe2O3 đã đạt mức cao nhất (+3).
2. Phương trình ion rút gọn của phản ứng giữa Fe2O3 và dung dịch HNO3
Để viết phương trình ion rút gọn cho phản ứng giữa Fe2O3 và dung dịch HNO3, thực hiện các bước sau:
- Viết phương trình phản ứng phân tử:
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
- Viết phương trình ion đầy đủ:
Fe2O3 + 6H+ + 6NO3- → 2Fe3+ + 6NO3- + 3H2O
- Viết phương trình ion rút gọn:
Fe2O3 + 6H+ → 2Fe3+ + 3H2O.
3. Đặc điểm của Fe2O3:
- Tính chất vật lý: Fe2O3 là chất rắn màu đỏ nâu, không hòa tan trong nước.
- Tính chất hóa học:
+ Tính bazơ: Fe2O3 phản ứng với dung dịch axit để tạo thành muối và nước.
+ Tính oxi hóa: Fe2O3 đóng vai trò là chất oxi hóa khi phản ứng với các chất khử mạnh ở nhiệt độ cao.
- Phương pháp điều chế:
+ Từ quặng hematit: Fe2O3 là thành phần chính trong quặng hematit.
+ Từ Fe(OH)3: Nhiệt phân Fe(OH)3: 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O (ở nhiệt độ cao).
4. Đặc tính của HNO3
4.1 Tính chất vật lý của HNO3
Axit nitric là một hợp chất hóa học có tính ăn mòn mạnh, cực độc và dễ cháy. Nó có thể ở dạng lỏng hoặc khí, không màu và hòa tan nhanh chóng trong nước. Trong tự nhiên, axit nitric thường có màu vàng do sự hiện diện của oxit nitơ.
Axit nitric tinh khiết có tỷ trọng 1511 kg/m3, nhiệt độ đông đặc là -41°C và nhiệt độ sôi là 83°C. Axit nitric tinh khiết có khả năng hòa tan nitơ đioxit, tạo dung dịch màu đỏ hoặc vàng khi ở nhiệt độ cao, ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi, áp suất hơi, màu sắc và các đặc tính khác của axit. Do đó, axit HNO3 cần được bảo quản trong chai tối màu và tránh ánh sáng cũng như nhiệt độ dưới 0°C.
4.2 Tính chất hóa học của HNO3
Axit nitric là một dung dịch nitrat hydro với hằng số pKa là −2, là một axit mạnh và có tính oxi hóa cao. Nó có khả năng nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ. Trong dung dịch, axit nitric hoàn toàn phân ly thành các ion NO3− và ion hidroni. Axit nitric cũng có các tính chất axit thông thường như:
- Gây quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
- Phản ứng với bazơ, oxit bazơ và muối cacbonat để tạo thành muối nitrat.
- Phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt để tạo muối nitrat và nước.
- Axit nitric đặc nguội thụ động với nhôm, sắt, crom do tạo lớp oxit kim loại bảo vệ, ngăn không cho kim loại bị oxy hóa tiếp.
- Axit nitric đặc phản ứng với phi kim (trừ silic và halogen) tạo NO2 nếu là axit đặc và oxit nitơ với axit loãng và nước, oxit của phi kim.
- Dung dịch axit nitric hòa tan Ag3PO4 nhưng không phản ứng với HgS.
- Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ, vì vậy cần tránh tiếp xúc trực tiếp với nó.
4.3 Phương pháp điều chế HNO3
*Trong phòng thí nghiệm:
HNO3 có thể được điều chế bằng cách cho muối natri nitrat tác dụng với H2SO4 đặc. Hỗn hợp sau đó được chưng cất ở nhiệt độ 83°C cho đến khi chỉ còn lại tinh thể màu trắng. Phương pháp này có nhược điểm là chỉ thu được một lượng nhỏ axit. Phương trình phản ứng điều chế HNO3 là:
NaNO3 (tinh thể) + H2SO4 đặc → HNO3 + NaHSO4
Axit HNO3 thu được có thể chuyển thành axit nitric màu trắng. Cần lưu ý sử dụng dụng cụ thí nghiệm bằng thủy tinh, đặc biệt là bình cổ cong nguyên khối do axit nitric có tính khan.
Ngoài phương pháp trên, axit nitric còn có thể được sản xuất bằng cách nhiệt phân đồng nitrat để thu được khí NO2 và khí oxi. Sau đó, hai khí này được dẫn qua nước để tạo thành axit nitric. Quá trình hóa học này được mô tả bằng các phương trình sau:
2Cu(NO3)2 → 2 CuO + 4 NO2 + O2
4 NO2 + O2 + 2 H2O → 4 HNO3
Trong quá trình này, đồng nitrat (Cu(NO3)2) phân hủy thành đồng oxit (CuO), khí nitơ dioxide (NO2) và khí oxi (O2). Sau đó, NO2 và O2 được dẫn qua nước để tạo ra axit nitric (HNO3) và axit nitrous (HNO2).
*Trong công nghiệp:
Axit nitric loãng có thể được cô đặc đến 68% bằng cách sử dụng hỗn hợp azeotropic chứa 32% nước. Để đạt được nồng độ axit nitric cao hơn, cần phải chưng cất với axit sulfuric, vì axit này sẽ hút lại nước. Phương trình phản ứng như sau:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Pt, 850°C)
2NO + O2 → 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3
4.4 Ứng dụng của HNO3
Trong phòng thí nghiệm, axit nitric thường được dùng để kiểm tra clorit. Mẫu thử được trộn với HNO3, sau đó thêm dung dịch bạc nitrat để tìm kết tủa trắng bạc clorua. Axit nitric cũng được sử dụng để điều chế các muối nitrat.
Trong công nghiệp, axit nitric 68% chế tạo thuốc nổ như TNT, nitroglycerin, RDX, và phân bón chứa nitơ như phân đạm ammonium nitrate, muối nitrat như Ca(NO3)2, KNO3. Axit này phản ứng với nhiều hợp chất hữu cơ, được sử dụng trong luyện kim, tinh lọc, xi mạ. Khi tác dụng với axit clorua, axit nitric tạo dung dịch cường toan có khả năng hòa tan vàng và bạch kim. Nó còn dùng trong sản xuất chất hữu cơ, sơn, bột màu, thuốc nhuộm, và là hợp chất trung gian trong sản xuất chất kết dính, chất bộc phủ và chất đàn hồi từ toluen diisocyanate.
5. Bài tập ứng dụng
Bài 1: So sánh tính chất hóa học của axit nitric và axit sunfuric. Đưa ra ví dụ minh họa.
Đáp án chi tiết:
Axit nitric (HNO3) và axit sunfuric (H2SO4) đều là những axit mạnh với tính oxi hóa cao và có khả năng phản ứng với hầu hết các kim loại. Tuy nhiên, chúng có những đặc điểm khác nhau rõ rệt:
- Axit nitric có tính oxi hóa mạnh mẽ hơn axit sunfuric.
- Axit nitric có thể phản ứng với các chất khử, trong khi axit sunfuric thì không.
- Axit sunfuric loãng có tính axit, nhưng chỉ axit sunfuric đặc mới có tính oxi hóa mạnh. Ngược lại, axit nitric, dù ở dạng loãng hay đặc, đều có tính oxi hóa mạnh.
- Axit sunfuric loãng không tác dụng với các kim loại đứng sau hydro trong dãy hoạt động hóa học như axit nitric.
Dưới đây là một số phương trình hóa học minh họa sự khác biệt:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑
H2SO4 + Na2SO3 → Na2SO4 + H2O + SO2↑
Bài 2: Trong các chất sau, chất nào phản ứng với Fe để tạo ra hợp chất Fe(II)?
A. Dung dịch HCl đặc
B. Cl2
C. Dung dịch HNO3 loãng
D. Dung dịch AgNO3 dư
Đáp án: Chất tương tác với Fe để tạo hợp chất Fe(II) là dung dịch HCl đặc.
Bài 3: Để bảo quản dung dịch FeCl2 tránh bị chuyển thành hợp chất sắt (III), khi điều chế FeCl2 bằng cách cho sắt phản ứng với dung dịch axit HCl, cần thêm vào dung dịch:
A. Một lượng kẽm dư
B. Một lượng HCl dư
C. Một lượng Fe dư
D. Một lượng HNO3 dư.
Đáp án: Chất cần thêm vào là một lượng Fe dư
Mytour xin gửi đến quý khách thông tin chi tiết về 'Cân bằng phản ứng Fe2O3 + HNO3 → Fe(NO3)3 + H2O và bài tập liên quan'. Nếu quý khách có bất kỳ vấn đề pháp lý nào hoặc cần giải đáp thắc mắc, xin vui lòng liên hệ với Mytour. Chúng tôi luôn sẵn sàng cung cấp thông tin, tư vấn và hỗ trợ quý khách để giải quyết mọi khó khăn một cách hiệu quả nhất.
Chúng tôi rất trân trọng sự hợp tác của quý khách hàng.
