Fe3O4 + CO → Fe + CO2 | Fe3O4 + CO dư

Phản ứng Fe₃O₄ + CO dư ra Fe thuộc loại phản ứng oxi hóa khử đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về Fe₃O₄ có lời giải, mời các bạn đón xem:

Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe + 4CO₂ ↑

1. Phương trình hoá học của phản ứng CO tác dụng với Fe₃O₄

$F{e}_3{O}_4+4CO\stackrel{t^{°}}{\to }3Fe+4C{O}_2\uparrow$

Cách lập phương trình hoá học:

Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:

$\stackrel{+8/3}{F{e}_3}{O}_4+\stackrel{+2}{C}O\stackrel{t^{°}}{\to }Fe+\stackrel{+4}{C}{O}_2\uparrow$

Chất khử: CO; chất oxi hoá: Fe₃O₄.

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử

- Quá trình oxi hoá: $\stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+\text{2}e$

- Quá trình khử: $\stackrel{+8/3}{3Fe}+3.\frac{8}{3}e\to \stackrel{0}{3Fe}$

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá

$\begin{array}{c}4\times \\ 1\times \end{array}\left(\begin{array}{c}\stackrel{+2}{C}\to \stackrel{+4}{C}+\text{2}e\\ \stackrel{+8/3}{3Fe}+3.\frac{8}{3}e\to 3\stackrel{0}{Fe}\end{array}\right)$

Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

$F{e}_3{O}_4+4CO\stackrel{t^{°}}{\to }3Fe+4C{O}_2\uparrow$

2. Điều kiện để Fe₃O₄ tác dụng với CO

Phản ứng giữa oxit sắt từ và CO diễn ra ở điều kiện nhiệt độ cao.

3. Cách tiến hành thí nghiệm

Dẫn khí CO vào ống nghiệm đã để sẵn Fe₃O₄ nung nóng.

4. Hiện tượng phản ứng

Phản ứng có thoát ra khí CO₂, khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng giảm so với ban đầu.

5. Mở rộng về cacbon oxit (CO)

5.1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí

- Cấu tạo của CO là C ≡ O (trong đó có 1 liên kết thuộc kiểu cho - nhận).

- CO là chất khí, không màu, không mùi, không vị, tan rất ít trong nước và rất bền với nhiệt, hóa lỏng ở -191,5^oC, hóa rắn ở -205,2^oC.

- CO là khí độc vì nó kết hợp với hemoglobin ở trong máu tạo thành hợp chất bền làm cho hemoglobin mất tác dụng vận chuyển khí O₂.

5.2. Tính chất hóa học

- CO là oxit trung tính (oxit không có khả năng tạo muối) ⇒ không tác dụng với nước, dung dịch bazơ và dung dịch axit ở nhiệt độ thường.

- CO là chất khử mạnh:

+ Tác dụng với các phi kim

Thí dụ:

2CO + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CO₂

CO + Cl₂ → COCl₂ (photgen)

+ CO khử oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao).

Thí dụ:

3CO + Fe₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 3CO₂ + 2Fe

CO + CuO $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂ + Cu

Chú ý: Dựa trên các tính chất hóa học này mà CO được ứng dụng để làm nhiên liệu khí, hay dùng trong luyện kim để khử các oxit kim loại.

5.3. Điều chế

a. Trong phòng thí nghiệm

- Đun nóng axit fomic (HCOOH) khi có mặt H₂SO₄ đặc.

Phương trình hóa học:

HCOOH $\stackrel{H_{2}S{O}_{4}dac,t^o}{\to }$ CO + H₂O

b. Trong công nghiệp

- Khí CO được điều chế theo hai phương pháp:

+ Cho hơi nước đi qua than nung đỏ:

C + H₂O $\stackrel{~1050C_o}{\rightleftarrows }$ CO + H₂

⇒ Hỗn hợp khí tạo thành được gọi là khí than ướt. Ngoài CO (chiếm khoảng 44%), H₂ còn có các khí khác như CO₂, N₂,…

+ Trong các lò gas, thổi không khí qua than nung đỏ:

Ở phần dưới của lò: C + O₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂↑

Khí CO₂ đi qua lớp than nung đỏ: CO₂ + C $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CO

⇒ Hỗn hợp khí thu được gọi là khí lò gas (khí than khô). Trong khí lò gas, CO thường chiếm khoảng 25%, ngoài ra còn có CO₂, N₂,…

6. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1:Cho luồng khí CO dư đi qua hỗn hợp gồm CuO, Al₂O₃, ZnO, Fe₂O₃, nung nóng, đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn có chứa đồng thời

A. Al₂O₃, Zn, Fe, Cu

B. Al₂O₃, ZnO, Fe, Cu

C. Al, Zn, Fe, Cu

D. Cu, Al, ZnO, Fe

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

CO khử các oxit của kim loại sau Al trong dãy hoạt động hóa học.

→ Hỗn hợp rắn thu được gồm: Cu, Al₂O₃, Zn, Fe.

Câu 2:Cho dãy các chất sau: CO₂, CO, SiO₂, NaHCO₃, NH₄Cl. Số chất trong dãy tác dụng với dung dịch NaOH loãng ở nhiệt độ thường là:

A. 2.

B. 3.

C. 4.

D. 5.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

Các chất thỏa mãn là CO₂, NaHCO₃ và NH₄Cl.

CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

NaHCO₃ + NaOH → Na₂CO₃ + H₂O

NH₄Cl + NaOH → NH₃↑ + NaCl + H₂O

Chú ý: SiO₂ chỉ phản ứng với dung NaOH đặc nóng hoặc NaOH nóng chảy.

Câu 3: Hấp thụ hoàn toàn 0,16 mol CO₂ vào 2 lít dung dịch Ca(OH)₂ 0,05M được kết tủa X và dung dịch Y. Khi đó khối lượng dung dịch Y so với khối lượng dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu sẽ là:

A. tăng 3,04g.

B. tăng 7,04g.

C. giảm 3,04g.

D. giảm 7,04g.

Hướng dẫn giải:

Đáp án A

$\begin{array}{c}{n}_{C{O}_2}=\mathrm{0,16}mol;n_{Ca{\left(OH\right)}_2}=\mathrm{0,1}mol\\ \to 1<\frac{n_{C{O}_2}}{n_{Ca{\left(OH\right)}_2}}=\mathrm{1,6}<2\end{array}$

→ Dung dịch Y chỉ có muối Ca(HCO₃)₂ và kết tủa X là CaCO₃

$\to n_{\downarrow }=n_{O{H}^{-}}-n_{C{O}_2}=\mathrm{0,1.2}-\mathrm{0,16}=\mathrm{0,04}mol$

$\to m_{\downarrow }=\mathrm{0,04.100}=4gam$

$m_{C{O}_2}=\mathrm{0,16.44}=\mathrm{7,04}gam>m_{\downarrow }$

→ Dung dịch sau phản ứng tăng 3,04 gam.

Câu 4:Dẫn từ từ CO₂ đến dư vào dung dịch Ca(OH)₂, hiện tượng quan sát được là

A. có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, kết tủa không tan.

B. không có hiện tượng gì trong suốt quá trình thực hiện.

C. lúc đầu không thấy hiện tượng, sau đó có kết tủa xuất hiện.

D. có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, sau đó kết tủa tan.

Hướng dẫn giải:

Đáp án D

Dẫn từ từ CO₂ đến dư vào dung dịch Ca(OH)₂ xảy ra phản ứng:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

CO₂ + CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂

Hiện tượng quan sát được: Dung dịch xuất hiện kết tủa trắng tăng dần đến cực đại, sau đó kết tủa tan dần đến hết.

Câu 5: Hấp thụ hoàn toàn 1,568 lít CO₂ (đktc) vào 500 ml dung dịch NaOH 0,16M thu được dung dịch X. Thêm 250 ml dung dịch Y gồm BaCl₂ 0,16M và Ba(OH)₂ aM vào dung dịch X thu được 3,94g kết tủa và dung dịch Z. Giá trị của a là:

A. 0,015.

B. 0,02.

C. 0,03.

D. 0,04.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

$\begin{array}{c}{n}_{C{O}_2}=\mathrm{0,07}mol;n_{NaOH}=\mathrm{0,08}mol;n_{Ba{\left(OH\right)}_2}=\mathrm{0,25}amol\\ n_{BaC{l}_2}=\mathrm{0,04}mol;n_{BaC{O}_3\downarrow }=\mathrm{0,02}mol\end{array}$

$\to \sum n_{O{H}^{-}}=\mathrm{0,08}+\mathrm{0,5}a\left(mol\right)$

Nhận thấy: $n_{\downarrow }<n_{C{O}_2}<n_{BaC{l}_2}$

→ Dung dịch Z chứa $\left(\begin{array}{c}N{a}^{+}:\mathrm{0,08}mol\\ HC{O}_3^{-}\\ C{l}^{-}:\mathrm{0,08}mol\\ B{a}^{2+}\end{array}\right)$

Bảo toàn nguyên tố C:

$n_{HC{O}_3^{-}}=\mathrm{0,07}-\mathrm{0,02}=\mathrm{0,05}mol$

$\begin{array}{c}\to \sum n_{O{H}^{-}}=2n_{C{O}_2}+n_{HC{O}_3^{-}}\\ \to \mathrm{0,08}+\mathrm{0,5}a=\mathrm{0,09}\\ \to a=\mathrm{0,02}mol\end{array}$

Câu 6:Cho luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe_xO_y, nung nóng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 64 gam chất rắn Y trong ống sứ và 11,2 lít hỗn hợp khí có tỉ khối so với hiđro là 20,4. Giá trị của m là

A. 65,6.

B. 72,0.

C. 70,4.

D. 66,5.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Sử dụng phương pháp đường chéo:

$\frac{n_{CO}}{n_{C{O}_2}}=\frac{44-\mathrm{20,4.2}}{\mathrm{20,4.2}-28}=\frac{1}{4}$ và n_{hỗn hợp khí} = 0,5 mol

→$n_{CO}=\mathrm{0,1}mol;n_{C{O}_2}=\mathrm{0,4}mol$

→ n_{O oxit} = $n_{C{O}_2}=\mathrm{0,4}mol$

→ m_X = 64 + 0,4.16 = 70,4 gam

Câu 7:Cho khí CO₂ vào lượng dư dung dịch nào sau đây sẽ tạo kết tủa?

A.MgCl₂.

B. Ca(OH)₂.

C. Ca(HCO₃)₂.

D.NaOH.

Hướng dẫn giải:

Đáp ánB

A và C không phản ứng → loại.

D. CO₂ + 2NaOH_dư → Na₂CO₃ + H₂O → loại.

B. CO₂ + Ca(OH)_{2 dư} → CaCO₃↓ + H₂O

Câu 8:Khí sinh ra trong trường hợp nào sau đây không gây ô nhiễm không khí ?

A. Quá trình đun nấu, đốt lò sưởi trong sinh hoạt.

B. Quá trình quang hợp của cây xanh.

C. Quá trình đốt nhiên liệu trong động cơ ô tô.

D. Quá trình đốt nhiên liệu trong lò cao.

Hướng dẫn giải:

Đáp ánB

A. Khi đun nấu, đốt lò sưởi trong sinh hoạt sinh ra khí CO, CO₂

→ gây ô nhiễm không khí

B. Quá trình quang hợp của cây xanh sinh ra khí oxi:

6CO₂ + 6H₂O $\underset{clorophin}{\overset{as}{\to }}$ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

→ không gây ô nhiễm không khí

C. Đốt nhiên liệu trong động cơ ô tô sinh ra khí SO₂, H₂S, CO₂, NO_x, …

→ gây ô nhiễm không khí

D. Đốt nhiên liệu trong lò cao sinh ra khí SO₂, H₂S, CO₂, NO_x,…

→ gây ô nhiễm không khí

Câu 9: Dẫn 8,96 lít khí CO (đktc) qua 13,44 gam hỗn hợp rắn gồm Fe₃O₄, Fe₂O₃ và CuO nung nóng, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam rắn X và hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He bằng 9. Giá trị của m là

A. 9,68 gam.

B. 10,24 gam.

C. 9,86 gam.

D. 10,42 gam.

Hướng dẫn giải:

Đáp ánB

Ta có: hỗn hợp khí Y gồm khí CO và CO₂

→ $n_{CO}+n_{C{O}_2}=n_{C{O}_{\text{ban ®Çu}}}=\frac{\mathrm{8,96}}{\mathrm{22,4}}=\mathrm{0,4}$ mol

Bảo toàn khối lượng ta có:

$m_{CO}+$m_{hỗn hợp chất rắn} = $m_X+m_Y$

→ m_X = 0,4.28 + 13,44 – 0,4.9.4 = 10,24 gam

Câu 10: Về mùa đông, một số người quen dùng bếp than tổ ong để sưởi ấm ở trong phòng kín dẫn đến bị tử vong. Hỏi khí nào chủ yếu gây nên hiện tượng đó?

A. Cl₂

B. CO

C. CO₂

D. SO_2, Cl₂ và SO₂

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

CO là sản phẩm tạo thành khi đốt cháy than (C) trong điều kiện thiếu không khí. CO gây độc do nó cạnh tranh với nguyên tử oxi trong hồng cầu.

→ Khi hít phải 1 lượng lớn khí CO sẽ gây tử vong.

Câu 11: Để phòng nhiễm độc CO, là khí không màu, không mùi, rất độc người ta dùng chất hấp thụ là

A. đồng(II) oxit và mangan oxit.

B. đồng(II) oxit và than hoạt tính.

C. than hoạt tính.

D. đồng(II) oxit và magie oxit.

Hướng dẫn giải:

Đáp án B

- CuO loại bỏ CO bằng cách tác dụng trực tiếp CO:

CuO + CO → Cu + CO₂

- Than hoạt tính loại bỏ CO bằng cách hấp thụ mạnh CO.

Câu 12: CO₂ không cháy và không duy trì sự cháy nhiều chất nên được dùng để dập tắt các đám cháy. Tuy nhiên, CO₂ không dùng để dập tắt đám cháy nào dưới đây?

A. đám cháy do xăng, dầu.

B. đám cháy nhà cửa, quần áo.

C. đám cháy do magie hoặc nhôm.

D. đám cháy do khí ga.

Hướng dẫn giải:

Đáp án C

Các kim loại mạnh như Mg, Al,..có thể cháy trong khí CO₂

2Mg + CO₂ $\stackrel{t^O}{\to }$2MgO + C

4Al + 3CO₂ $\stackrel{t^O}{\to }$2Al₂O₃ + 3C

Do đó không dùng CO₂ để dập tắt đám cháy do Mg, Al.

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

• Fe₃O₄ + CO → 3FeO + CO₂ ↑
• Fe₃O₄ + 2C → 3Fe + 2CO₂ ↑
• Fe₃O₄ + 4H₂ → 3Fe + 4H₂O
• 4Fe₃O₄ + O₂ → 6Fe₂O₃
• 3Fe₃O₄ + 8Al → 4Al₂O₃ + 9Fe
• Fe₃O₄ + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O
• Fe₃O₄ +4H₂SO₄ → Fe2(SO₄)₃ + FeSO₄ + 4H₂O
• 2Fe₃O₄ +10H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + 10H₂O + SO₂ ↑
• 3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 14H₂O +NO ↑ + 9Fe(NO₃)₃
• Fe₃O₄ + 10HNO₃ → 5H₂O + NO2 ↑+ 3Fe(NO₃)₃
• 3Fe₃O₄ + 8H₃PO₄ → 12H₂O + Fe₃(PO₄)₂ + 6FePO₄
• 2Fe₃O₄ + Cl₂ + 16HCl → 8H₂O + 6FeCl₃
• Fe₃O₄ + Cu + 8HCl → 3FeCl₂ + 4H₂O + CuCl₂
• 2Fe₃O₄ +Cl₂ + 9H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + 2HCl + 8H₂O
• Fe₃O₄ + 4H₂O → Fe(OH)₂ ↓ + 2Fe(OH)₃ ↓
• 6Fe₃O₄ + 2KNO₃ + 56KHSO₄ → 9Fe₂(SO₄)₃ + 28H₂O +2NO ↑ + 29K₂SO₄
• Fe₃O₄ + 8HI → 4H₂O + I₂ ↓+ 3FeI₂
• Fe₃O₄ +8HBr → 4H₂O + FeBr₂ + 2FeBr₃
• Phương trình nhiệt phân: 2Fe₃O₄ → 6FeO + O₂ ↑