Cân bằng phương trình hóa học sau: Fe3O4 + HCl → FeCl3 + FeCl2 + H2O

1. Cân bằng phương trình hóa học: Fe3O4 + HCl → FeCl3 + FeCl2 + H2O?

Phản ứng giữa Fe3O4 và dung dịch HCl, mặc dù có vẻ đơn giản, nhưng lại rất quan trọng trong nhiều ứng dụng thực tiễn. Nó được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như công nghiệp, y học, và môi trường.

Phương trình phản ứng giữa Fe3O4 và dung dịch HCl có thể được viết như sau:

Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O

Điều kiện để phản ứng giữa Fe3O4 và dung dịch axit HCl xảy ra là cần có nhiệt độ.

Đặt Fe3O4 vào ống nghiệm, sau đó nhỏ 1-2ml dung dịch axit HCl vào và đun nóng trên ngọn lửa đèn cồn.

2. Kiến thức liên quan đến phản ứng: Fe3O4 + HCl → FeCl3 + FeCl2 + H2O?

Khi Fe3O4 phản ứng với axit clohidric (HCl), một sản phẩm mới gọi là muối được hình thành cùng với khí hidro (H2) và tỏa nhiệt. Quá trình này bắt đầu khi Fe3O4 hòa tan trong axit, tạo ra ion sắt (Fe2+) và ion clo (Cl-). Sau đó, ion sắt tương tác với ion H+ để sinh ra khí hidro, còn ion clo kết hợp với ion sắt để tạo muối. Để tách muối khỏi dung dịch, có thể sử dụng phương pháp kết tủa bằng cách điều chỉnh pH của dung dịch để muối kết tủa. Quá trình này có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, lượng chất phản ứng và chất lượng của chúng.

Fe3O4 là một hợp chất quan trọng của sắt và oxi, thường xuất hiện phong phú trong quặng magnetite và có tính từ tính cao. Công thức hóa học của Fe3O4 là FeO.Fe2O3, và nó sở hữu nhiều tính chất hóa học cùng với ứng dụng phong phú.

Tính chất vật lý: Fe3O4 là một chất rắn màu đen, không tan trong nước và có tính từ tính mạnh mẽ. Điều này khiến nó trở thành thành phần quan trọng trong các ứng dụng từ tính như sản xuất nam châm.

Tính chất hóa học: Fe3O4 có khả năng vừa oxi hóa vừa khử. Khi tiếp xúc với axit như HCl và H2SO4 loãng, nó tạo thành hỗn hợp muối sắt (II) và sắt (III). Nó cũng hoạt động như một chất khử khi tiếp xúc với các chất oxi hóa mạnh. Ở nhiệt độ cao, Fe3O4 có thể hoạt động như một chất oxi hóa khi gặp các chất khử mạnh như H2, CO và Al.

Fe3O4 có nhiều ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau. Nó được sử dụng trong xử lý nước thải và sản xuất mực in. Trong y học, Fe3O4 hỗ trợ điều trị ung thư và tạo hình ảnh y tế. Nó cũng có vai trò thiết yếu trong sản xuất thiết bị điện tử và thiết bị y tế như máy siêu âm.

Với những đặc tính đa dạng, Fe3O4 đóng vai trò quan trọng trong hóa học sắt và oxi, và có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

3. Bài tập ứng dụng liên quan

3.1 Đề bài bài tập

Câu 1. Phản ứng xảy ra khi sắt cháy trong không khí là

A. 3Fe + 2O2 → Fe3O4.

B. 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3.

C. 2Fe + O2 → 2FeO.

D. tạo thành hỗn hợp FeO, Fe2O3, Fe3O4.

Câu 2. Xem xét các phản ứng sau đây:

(1) Fe(OH)2 + H2SO4 đặc →

(2) Fe + H2SO4 loãng →

(3) Fe(OH)3 + H2SO4 đặc →

(4) Fe3O4 + H2SO4 loãng →

(5) Cu + H2SO4 loãng + dung dịch NaNO3 →

(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

Câu 3. Nhận định nào sau đây là không chính xác?

A. Trong dung dịch, sắt có khả năng khử ion Cu2+ thành đồng (Cu).

B. Bột nhôm sẽ bốc cháy khi tiếp xúc với khí clo.

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

D. Sắt phản ứng với dung dịch HCl hoặc khí clo đều tạo ra một loại muối.

Câu 4. Khi cho dung dịch NaOH vào dung dịch FeCl2 đến dư, sẽ xuất hiện kết tủa.

A. Đầu tiên là màu trắng xanh, sau đó chuyển sang nâu đỏ.

B. Kết tủa keo trắng, rồi từ từ tan.

C. Kết tủa keo trắng không tan.

D. Màu nâu đỏ

Câu 5. Khi cho Zn dư vào các dung dịch AgNO3, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3, số lượng phản ứng hóa học xảy ra là:

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4

Câu 6. Khi hòa tan Fe3O4 vào dung dịch HCl dư, ta thu được dung dịch X. Trong số các chất sau: KMnO4, Cl2, KOH, Na2CO3, CuSO4, HNO3, Fe, NaNO3, có bao nhiêu chất phản ứng với dung dịch X?

A. 7

B. 5

C. 4

D. 6

Câu 7. Khi cho 23,2 gam Fe3O4 phản ứng với dung dịch HCl dư, khối lượng muối sắt thu được là bao nhiêu?

A. 48,6 gram

B. 28,9 gram

C. 45,2 gram

D. 25,4 gram

Câu 8. Cho 2,24 gram Fe tác dụng với oxy, thu được hỗn hợp X nặng 3,04 gram bao gồm hai oxit. Để hòa tan hoàn toàn X, cần sử dụng bao nhiêu thể tích dung dịch HCl 2M?

A. 25 ml

B. 50 ml

C. 100 ml

D. 150 ml

Câu 9. Khi cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch có chứa FeCl2 và FeCl3, sẽ tạo ra kết tủa X. Nếu nung X trong không khí đến khi khối lượng không thay đổi, chất rắn thu được là gì?

3.2 Đáp án

Câu 1: Đáp án A

Phản ứng xảy ra khi đốt sắt trong không khí là

3Fe + 2O2 → Fe3O4

Câu 2: Đáp án C

Các phản ứng: (1), (2), (6)

(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

(5) Cu + 4H2SO4 + 2NaNO3 → 3CuSO4 + Na2SO4 + 2NO + 4H2O

(6) 2FeCO3 + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 2CO2 + 4H2O

Câu 3: Đáp án D

Fe phản ứng với dung dịch HCl hoặc Clo đều tạo ra cùng một loại muối.

Minh họa phản ứng hóa học

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 ⇒ tạo ra hai loại muối khác nhau.

Câu 4: Đáp án là A

Ban đầu tạo ra Fe(OH)2 có màu trắng xanh

FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 (màu trắng xanh) + 2NaCl

Sau đó, Fe(OH)2 sẽ bị O2 (từ dung dịch hoặc không khí) oxi hóa thành Fe(OH)3 có màu nâu đỏ:

Fe(OH)2 + 1/4O2 + 1/2H2O → Fe(OH)3 (màu nâu đỏ)

Do đó, hiện tượng quan sát được là sự xuất hiện của kết tủa trắng xanh, sau đó chuyển thành màu nâu đỏ.

Câu 5: Đáp án là D

Phản ứng hóa học minh họa

Zn + 2AgNO3 → Zn(NO3)2 + 2Ag

Zn + 2Fe(NO3)3 → Zn(NO3)2 + 2Fe(NO3)2

Zn + Cu(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Cu

Zn + Fe(NO3)2 → Zn(NO3)2 + Fe

Câu 6: Đáp án là A

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

Dung dịch X có thể phản ứng với các chất sau: KMnO4; Cl2; KOH; Na2CO3; HNO3; Fe; NaNO3

Phản ứng hóa học minh họa

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

2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3

FeCl2 + KOH → Fe(OH)2↓ + 2KCl

FeCl3 + KOH → Fe(OH)3↓ + 3KCl

HCl + KOH → KCl + H2O

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

2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + H2O + CO2↑

FeCl2 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + 2HCl + NO2↑ + H2O

2FeCl3 + Fe → 3FeCl2

2HCl + Fe → FeCl2 + H2↑

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

=> Có tổng cộng 7 chất phản ứng với dung dịch X

Câu 7: Đáp án là C

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

Phương trình phản ứng minh họa là

Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O

Mol 0,1 chuyển thành 0,1 và 0,2

Khối lượng muối = mFeCl2 + mFeCl3 = 0,1 x 127 + 0,2 x 162,5 = 45,2g

Câu 8: Đáp án là B

Áp dụng nguyên tắc bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử)

Oxit + HCl → muối clorua + H2O

Thể tích dung dịch HCl 2M = 0,1 x 1000 / 2 = 50ml

Câu 9: Đáp án là D

Phương trình phản ứng diễn ra là

FeCl2 + NaOH → Fe(OH)2 + NaCl

FeCl3 + NaOH → Fe(OH)3 + NaCl

X bao gồm Fe(OH)2 và Fe(OH)3. Khi nung X trong không khí, thu được Fe2O3:

Fe(OH)2 + O2 → Fe2O3 + H2O

Câu 10: Đáp án là D

Phương trình phản ứng minh họa là

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

2Fe + 3Cu(NO3)2 → 2Fe(NO3)3 + 3Cu

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

Fe(OH)3 → Fe2O3 + H2O