Buzz
1. Phản ứng của sắt với axit nitric đặc nóng tạo ra chất gì?
Khi sắt phản ứng với dung dịch axit nitric đặc nóng, khí X thu được có màu nâu đỏ, khí X chính là:
Fe + 6 HNO3 → Fe(NO3)3 + 3 NO2 + 3 H2O
Khi sắt phản ứng với HNO3 đặc nóng, khí độc màu nâu đỏ NO2 sẽ được sinh ra.
2. Các tính chất của những chất tham gia vào phản ứng hóa học
Fe
- Sắt phản ứng với các phi kim: Sắt có những phản ứng quan trọng khi gặp các phi kim như lưu huỳnh, oxy và Cl2
+ Phản ứng với lưu huỳnh: Fe0 + S0 → Fe2+ + S2-
+ Phản ứng với oxy: 3 Fe0 + 2O2 → Fe3O4
+ Phản ứng với Cl2: 2 Fe + 3 Cl2 → 2 FeCl3
- Khi sắt phản ứng với HCl hoặc H2SO4 loãng, sản phẩm tạo ra bao gồm FeSO4 và khí hydro
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
+ Với dung dịch HNO3 và H2SO4 đặc nóng: Sắt phản ứng với các axit mạnh như HNO3 và H2SO4 đặc nóng tạo ra Fe(NO3)3, NO và nước.
Fe + 4 HNO3 loãng → Fe(NO3)3 + NO + 2 H2O
- Lưu ý: Sắt trở nên không phản ứng khi tiếp xúc với axit HNO3 đặc và H2SO4 đặc ở nhiệt độ thấp.
- Phản ứng của Fe với muối: Khi sắt phản ứng với dung dịch muối như CuSO4, sản phẩm tạo ra bao gồm FeSO4 và đồng kết tủa.
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
- Phản ứng của Fe với nước ở nhiệt độ cao: Sắt có thể phản ứng với nước ở nhiệt độ cao, sản phẩm phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của phản ứng.
3 Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4 H2
Fe + H2O → FeO + H2
- Ứng dụng của sắt:
Sắt là kim loại chiếm ưu thế trong ngành sản xuất kim loại toàn cầu, với khoảng 95% tổng khối lượng kim loại. Sắt được ưa chuộng nhờ vào sự kết hợp hoàn hảo giữa chi phí thấp và các tính chất vượt trội như khả năng chịu lực, độ dẻo và độ cứng. Chính vì vậy, sắt là vật liệu không thể thiếu trong các lĩnh vực như sản xuất ô tô, xây dựng tàu lớn và khung công trình.
Thép, một hợp kim nổi tiếng của sắt, được ưa chuộng đặc biệt. Bên cạnh đó, sắt tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như gang thô với cacbon, lưu huỳnh, silic và phốt pho, gang đúc chứa cacbon và mangan, thép carbon với mangan, lưu huỳnh và silic, và sắt non với hàm lượng cacbon dưới 0,5%.
Các loại thép hợp kim là những biến thể của sắt, chứa các lượng cacbon và kim loại khác như crom, vanadi, niken, vonfram, và nhiều kim loại khác.
Oxit sắt III có nhiều ứng dụng, bao gồm việc sản xuất các bộ lưu từ tính trong máy tính. Chúng thường được kết hợp với các hợp chất khác để cải thiện và duy trì tính từ của hỗn hợp.
HNO3:
Axit nitric, với công thức hóa học HNO3, là dung dịch nitrat hydro. Đây là một axit monoaxit mạnh với khả năng oxy hóa mạnh mẽ, có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ. Hằng số pKa của nó là -2, cho thấy tính axit rất mạnh của nó.
Axit nitric là axit monoproton, chỉ phân ly một lần trong dung dịch. Trong nước, nó hoàn toàn điện ly thành ion nitrat NO3- và một proton hydrat, còn gọi là ion hydro.
H3O+ + HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-
Tính axit của axit nitric được thể hiện khi nó làm quỳ tím chuyển từ màu xanh sang đỏ. Axit nitric phản ứng với bazơ, oxit bazơ và muối cacbon để tạo ra các muối nitrat.
2 HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O
Axit nitric cũng có khả năng phản ứng với kim loại, tạo thành muối nitrat và nước.
Mg + 2 HNO3 loãng dư → Mg(NO3)2 + H2O
Nhôm, sắt và crom thường cho thấy tính thụ động khi tiếp xúc với axit nitric đặc lạnh, nhờ lớp oxit kim loại bảo vệ chúng khỏi sự oxi hóa tiếp theo.
Axit nitric cũng phản ứng với phi kim, tạo ra nito dioxit, một axit đặc, và oxit nito, một axit loãng.
C + 4 HNO3 đặc → 4 NO2 + 2 H2O + CO2
Axit nitric có khả năng tác động với oxit bazơ, muối và kim loại trong hợp chất chưa đạt hóa trị cao nhất.
Axit nitric có thể phản ứng với nhiều hợp chất hữu cơ, gây phá hủy chúng và tạo ra các sản phẩm nguy hiểm. Cần cẩn thận để tránh tiếp xúc với cơ thể người.
- Trong phòng thí nghiệm, axit nitric thường được sử dụng để phản ứng với clorit. Quá trình này bao gồm việc thêm axit nitric vào mẫu thử và sau đó cho dung dịch bạc nitrat vào, quan sát sự hình thành kết tủa trắng của bạc clorua. Axit nitric cũng được ứng dụng trong việc điều chế muối nitrat.
Trong ngành công nghiệp, axit nitric với nồng độ 68% thường được dùng để sản xuất các loại thuốc nổ như TNT và RDX, phân đạm amoni NH4NH3, Ca(CO3)2, và KNO3, cùng nhiều hợp chất khác.
Axit nitric có khả năng phản ứng với hầu hết các hợp chất hữu cơ, vì vậy nó được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp luyện kim, tinh lọc và xi mạ. Khi kết hợp với axit clorua, axit nitric cũng được sử dụng.
Axit nitric còn tham gia vào sản xuất các chất hữu cơ, sơn, bột màu và thuốc nhuộm vải. Nó cũng được dùng như một chất tẩy màu để phân biệt morphine và heroin. Hợp chất HNO3 rất quan trọng trong việc sản xuất nitrobenzen, một tiền chất cần thiết để sản xuất anilin và các dẫn xuất khác, được sử dụng trong sản xuất sợi aramit, bọt xốp polyrethane và dược phẩm.
Trong ngành sản xuất chất kết dính, chất bôi trơn, chất chống thấm và các chất linh hoạt từ toluen disoxyanat, axit nitric cũng đóng vai trò quan trọng. Ngành công nghiệp sữa sử dụng axit nitric làm chất tẩy rửa cho đường ống và bề mặt kim loại.
Cuối cùng, axit nitric còn được sử dụng để loại bỏ các tạp chất và điều chỉnh độ tiêu chuẩn của nước. Nó cũng đóng vai trò quan trọng như một chất oxy hóa trong nhiên liệu lỏng cho tên lửa.
3. Bài tập tự luyện
Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 18,2 gam Fe trong khí O2, cần 2,24 lít O2 ở điều kiện tiêu chuẩn để tạo ra một oxit sắt. Công thức phân tử của oxit đó là gì?
Câu 2: Cho 12,2 gam Fe phản ứng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 loãng dư, thu được V lít khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn.
Câu 3: Cho 15 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu phản ứng với dung dịch HCl loãng dư đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 3,2 lít khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn. Xác định khối lượng của Cu trong hỗn hợp X.
Câu 4: Sau khi nung nóng 18,2 gam bột sắt trong không khí, ta thu được m gam hỗn hợp X chứa các oxit sắt và sắt dư. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp X bằng H2SO4 đặc nóng, ta thu được 8,2 lít SO2 ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính giá trị của m.
Câu 5: Hòa tan 4,2 gam hỗn hợp bột sắt và đồng trong axit nitric loãng, thu được 1,2 lít khí NO là sản phẩm khử duy nhất. Tính phần trăm khối lượng Fe trong hỗn hợp.
Câu 6: Khi nhiệt phân hoàn toàn m gam Fe(NO3)2 trong bình kín không có không khí, ta thu được V lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn và 24 gam Fe2O3. Tìm giá trị của V và m.
Câu 7: Hòa tan hết cùng một lượng Fe trong dung dịch H2SO4 loãng dư và dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, các thể tích khí sinh ra lần lượt là V1 và V2 (đo ở cùng điều kiện). Tìm mối liên hệ giữa V1 và V2.
Câu 8: Hòa tan 3,2 gam Mg bằng 350 ml dung dịch HCl 0,6M, thu được dung dịch X và khí H2. Khi cho dung dịch AgNO3 dư vào X, ta thu được khí NO là sản phẩm khử duy nhất và m gam kết tủa. Tính giá trị của m.
Bài viết trên Mytour đã cung cấp thông tin chi tiết về phản ứng của Fe với HNO3. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết.
