Fe3O4 + HNO3 (loãng) → Fe(NO3)3 +NO ↑ + H2O | Fe3O4 + HNO3 ra NO

Phản ứng Fe₃O₄ + HNO₃ loãng (hay sắt từ oxit tác dụng với HNO₃ loãng) sinh ra NO thuộc loại phản ứng oxi hóa - khử thường gặp trong các đề thi. Dưới đây là phản ứng hoá học đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về Fe₃O₄ và HNO₃ có lời giải, mời các bạn đón đọc.

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

1. Phương trình hoá học của phản ứng Fe₃O₄ tác dụng HNO₃

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

2. Điều kiện phản ứng

Phản ứng xảy ra ở ngay điều kiện thường.

3. Cân bằng phương trình

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

${\stackrel{+\frac{8}{3}}{Fe}}_3{O}_4 +H\stackrel{+5}{N}{O}_3 \to \stackrel{+3}{Fe}{\left(N{O}_3\right)}_3 +\stackrel{+2}{N}O+H_{2}O$

Chất khử: Fe₃O₄; chất oxi hoá: HNO₃.

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

- Quá trình oxi hoá: $\stackrel{+\frac{8}{3}}{3Fe}\to \stackrel{+3}{3Fe}+\text{ 1}e$

- Quá trình khử: $\stackrel{+5}{\text{N }}+\text{ 3}e\to \stackrel{+2}{N}$

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

$\begin{array}{c}3\times \\ 1\times \end{array}\left|\begin{array}{l}\stackrel{+\frac{8}{3}}{3Fe}\to \stackrel{+3}{3Fe}+\text{ 1}e\\ \stackrel{+5}{N}+3e\to \stackrel{+2}{N}\end{array}\right.$

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.

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

4. Hiện tượng hóa học

Fe₃O₄ tan dần, thoát ra khí không màu hoá nâu trong không khí.

5. Tính chất của sắt từ oxit Fe₃O₄

5.1. Tính chất vật lí

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

5.2. 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 + 4H₂SO_{4 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 $\stackrel{t^o}{\to }$ 3Fe + 4H₂O

Fe₃O₄ + 4CO $\stackrel{t^o}{\to }$ 3Fe + 4CO₂

3Fe₃O₄ + 8Al $\stackrel{t^o}{\to }$ 4Al₂O₃ + 9Fe

6. Tính chất hoá học của HNO₃

6.1. HNO₃ có tính axit

HNO₃ là một trong các axit mạnh nhất, trong dung dịch loãng phân li hoàn toàn thành ion H⁺ và NO₃^-.

HNO₃ mang đầy đủ các tính chất của 1 axit như: làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng bazơ, oxit bazơ và muối của axit yếu hơn tạo thành muối nitrat. Ví dụ:

MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O

Ca(OH)₂ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

BaCO₃ + 2HNO₃ → Ba(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

6.2. HNO₃ có tính oxi hóa mạnh:

Axit nitric là một trong những axit có tính oxi hóa mạnh. Tùy thuộc vào nồng độ của axit và độ mạnh yếu của chất khử, mà HNO₃ có thể bị khử đến các sản phẩm khác nhau của nitơ.

a. Tác dụng với kim loại:

+ HNO₃ phản ứng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat, H₂­O và sản phẩm khử của N⁺⁵ (NO₂, NO, N₂O, N₂ và NH₄NO₃).
+ Thông thường: HNO₃ loãng → NO, HNO₃ đặc → NO₂ .

+ Với các kim loại có tính khử mạnh: Mg, Al, Zn,… HNO₃ loãng có thể bị khử đến N₂O, N₂, NH₄NO₃.

Cu + 4HNO_3 đặc → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Fe + 4HNO_3 loãng → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

4Zn + 10HNO_{3 loãng} → 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

* Chú ý: Fe, Al, Cr bị thụ động trong dd HNO₃ đặc, nguội do tạo màng oxit bền, bảo vệ kim loại khỏi tác dụng của axit, do đó có thể dùng bình Al hoặc Fe để đựng HNO₃ đặc, nguội.

b. Tác dụng với phi kim:

HNO₃ có thể oxi hoá được nhiều phi kim, như:

S + 6HNO₃ $\stackrel{t^o}{\to }$H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

C + 4HNO₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

5HNO₃ + P $\stackrel{t^o}{\to }$ H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

c. Tác dụng với hợp chất:

HNO₃ đặc còn oxi hóa được hợp chất vô cơ và hữu cơ. Vải, giấy, mùn cưa, dầu thông,… bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO₃ đặc.

4HNO₃ + FeO → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

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

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

7. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1.Fe₃O₄ có thể tác dụng được với các chất trong dãy nào sau đây?

A. CO, H₂SO₄.

B. HNO₃, KCl.

C. H₂, NaOH.

D. HCl, MgCl₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

Fe_3­O₄ + 4CO $\stackrel{t^o}{\to }$ 3Fe + 4CO₂

Fe₃­O₄ + 4H₂SO₄ $\stackrel{t^o}{\to }$ FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

Câu 2.Cho các chất sau: Fe(OH)₃, Fe₃O₄, FeSO₄, Fe(NO₃)₂. Số chất tác dụng với dung dịch HCl là

A. 4.

B. 2.

C. 3.

D. 1.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Các chất tác dụng được với dung dịch HCl là: Fe(OH)₃, Fe₃O₄, Fe(NO₃)₂ → có 3 chất

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra:

Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O

Fe₃O₄ + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O

9Fe(NO₃)₂ + 12HCl → 5Fe(NO₃)₃ + 4FeCl₃ + 3NO + 6H₂O

Câu 3.Cặp chất không xảy ra phản ứng hóa học là
A. Fe và dung dịch FeCl₃.

B. Fe và dung dịch HCl.

C. Cu và dung dịch FeCl₃.

D. Cu và dung dịch FeCl₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Cu không phản ứng với FeCl₂.

A. Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

B. Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

C. Cu + 2FeCl₃ → CuCl₂ + 2FeCl₂

Câu 4: Hòa tan hoàn toàn 6,96 gam Fe₃O₄ vào dung dịch HNO₃ loãng sau phản ứng thu được khí không màu hóa nâu trong không khí (sản phẩm khử duy nhất). Tính thể tích khí thu được ở đktc là

A. 224 ml.

B. 448 ml.

C. 336 ml.

D. 896 ml.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Theo đề bài ta có:

n_Fe3O4 = 0,03 mol;

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra

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

Theo PTHH: n_NO = $\frac{\mathrm{0,03}}{3}$ = 0,01 (mol)

Vậy V_NO = 0,01.22,4 = 0,224 lít = 224 ml.

Câu 5. Trộn 5,4 gam bột Al với 17,4 gam bột Fe₃O₄ rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₃O₄ thành Fe. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H₂SO₄ loãng (dư), thu được 5,376 lít khí H₂ (đktc). Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là

A. 80%.

B. 90%.

C. 70%.

D. 60%.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

n_Al = 0,2 mol;

$n_{F{e}_3{O}_4}$ = 0,075 mol

Gọi x là số mol Al phản ứng

Phương trình phản ứng hóa học xảy ra.

8Al + 3Fe₃O₄ → 9Fe + 4Al₂O₃

x → $\frac{9x}{8}$

Vậy n_{Al dư} = 0,4 - x

n_Fe = 9x/8

2Al + 6HCl →  2AlCl₃ + 3H₂

Fe + 2HCl →  FeCl₂+ H₂

$\to n_{H_2}$ = (0,4 - x).$\frac{3}{2}$ + $\frac{9x}{8}$ = 0,24

$\to$ x = 0,16

$\to$ H = $\frac{\mathrm{0,16}}{\mathrm{0,2}}.100\%$ = 80%

Câu 6: Sắt tác dụng với H₂O ở nhiệt độ cao hơn 570°C thì tạo ra H₂ và sản phẩm rắn là

A. FeO.                

B. Fe₃O₄.             

C. Fe₂O₃.             

D. Fe(OH)₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

3Fe + 4H₂O $\stackrel{t°<570°C}{\to }$ Fe₃O₄ + 4H₂

Fe + H₂O $\stackrel{t°>570°C}{\to }$ FeO + H₂

Câu 7: Phản ứng xảy ra khi đốt cháy sắt trong không khí là

A. 3Fe + 2O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ Fe₃O₄.                        

B. 4Fe + 3O₂ $\stackrel{t°}{\to }$2Fe₂O₃.

C. 2Fe + O₂  $\stackrel{t°}{\to }$2FeO.                          

D. Fe + O₂ $\stackrel{t°}{\to }$ FeO₂.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Đốt cháy sắt trong không khí tạo thành Fe₃O₄.

Câu 8: Cho 2,24 gam Fe tác dụng với oxi, thu được 3,04 gam hỗn hợp X gồm 2 oxit. Để hoà tan hết X cần thể tích dung dịch HCl 2M là

A. 25 ml.                       

B. 50 ml.                       

C. 100 ml.                     

D. 150 ml.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m_Fe + m_O = m _oxit

→ 2,24 + m_O = 3,04

→ m_O = 0,8 gam

→ n_O = 0,05 mol

Áp dụng bảo toàn nguyên tố

Oxit + HCl $\to$ muối clorua + H₂O

n_HCl = n_{H (axit)} = 2.$n_{H_2^{}O}$ = 2.n_O = 2.0,05 = 0,1 mol

→ V_{dd HCl 2M} = $\frac{\mathrm{0,1}}{2}$ = 0,05 lít = 50 ml.

Câu 9: Đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam Fe trong khí O₂ cần vừa đủ 4,48 lít O₂ (đktc) tạo thành một oxit sắt. Công thức phân tử của oxit đó là công thức nào sau đây?

A. FeO                          

B. Fe₂O₃              

C. Fe₃O₄                        

D. FeO hoặc Fe₃O₄

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Đặt công thức phân tử của oxit sắt là Fe_xO_y

n_Fe = 16,8 : 56 = 0,3 mol

$n_{O_2}$ = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol   → n_O = 0,2.2 = 0,4 mol

→ x : y = n_Fe : n_O = 0,3 : 0,4 = 3 : 4

→ Công thức phân tử của oxit sắt là: Fe₃O₄.

Câu 10: Nung nóng 16,8 gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm các oxit sắt và sắt dư. Hòa tan hết hỗn hợp X bằng H₂SO₄ đặc nóng thu được 5,6 lít SO₂(đkc). Giá trị của m là

A. 24 gam                   

B. 26 gam                   

C. 20 gam                   

D. 22 gam

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Quy đổi hỗn hợp X về hỗn hợp gồm (Fe, O)

n_Fe = 16,8 : 56 = 0,3 mol

Bảo toàn electron cho phản ứng hòa tan X và dung dịch H₂SO₄

→ 3.n_Fe = 2.n_O + 2.$n_{S{O}_2}$

→ 3.0,3 = 2.n_O + 2.0,25

→ n_O = 0,2 mol

→ m_X = 56.0,3 + 16.0,2 = 20 gam.

Câu 11: HNO₃ tác dụng được với tập hợp tất cả các chất nào trong các dãy sau:

A. BaO, CO₂.                   

B. NaNO₃, CuO.              

C. Na₂O, Na₂SO₄.            

D. Cu, MgO.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

HNO₃ không phản ứng với CO₂; NaNO₃, Na₂SO₄ → loại A, B, C.

8HNO₃ + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O.

2HNO₃ + MgO → Mg(NO₃)₂ + H₂O.

Câu 12: Chất nào sau đây tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng, dư sinh ra khí NO?

A. Fe₂O₃.              

B. Fe₃O₄.              

C. Fe(OH)₃.                   

D. Fe₂(SO₄)₃.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Chất tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng, dư sinh ra khí NO

→ Chất này đóng vai trò là chất khử.

→ Fe₃O₄ thỏa mãn.

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

Câu 13: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế HNO₃ từ

A. NH₃ và O₂                                            

B. NaNO₂ và H₂SO₄ đặc.

C. NaNO₃ rắn và H₂SO₄ đặc.                           

D. NaNO₂ và HCl đặc.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Để điều chế một lượng nhỏ axit nitric trong phòng thí nghiệm, người ta đun nóng hỗn hợp natri nitrat hoặc kali nitrat rắn với axit H₂SO₄ đặc:

NaNO₃ + H₂SO₄ đặc $\stackrel{t^o}{\to }$ HNO₃ + NaHSO₄

Câu 14: Hòa tan 23,2 gam hỗn hợp X gồm Fe₃O₄ và CuO có cùng khối lượng vào dung dịch HNO₃ vừa đủ chứa 0,77 mol HNO₃ thu được bằng dung dịch Y và khí Z gồm NO và NO₂. Khối lượng mol trung bình của Z bằng

A. 42.            

B. 38.              

C. 40,67.              

D. 35,33.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

$\begin{array}{l}{m}_{F{e}_3{O}_4}=m_{CuO}=\frac{\mathrm{23,2}}{2}=\mathrm{11,6}gam\\ \to n_{F{e}_3{O}_4}=\mathrm{0,05}mol;n_{CuO}=\mathrm{0,145}mol\end{array}$

Dung dịch Y gồm Fe(NO₃)₃ (0,15 mol) và Cu(NO₃)₂ (0,145 mol).

→ m_Y = 242.0,15 + 188.0,145 = 63,56 gam

$n_{H_{2}O}=\frac{n_{HN{O}_3}}{2}=\mathrm{0,385}mol$

Bảo toàn khối lượng ta có:

$\begin{array}{l}{m}_X+m_{HN{O}_3}=m_Y+m_Z+m_{H_{2}O}\\ \to \mathrm{23,2}+\mathrm{0,77.63}=\mathrm{63,56}+m_Z+\mathrm{0,385.18}\\ \to m_Z=\mathrm{1,22}gam\end{array}$

Bảo toàn nguyên tố N:

0,77 = 0,15.3 + 0,145.2 + n_Z

→ n_Z = 0,03 mol

→ ${\overline{M}}_Z=\frac{\mathrm{1,22}}{\mathrm{0,03}}\approx \mathrm{40,67}$

Câu 15: Cho sơ đồ phản ứng sau: Fe₃O₄ + HNO₃ - - - -→ Fe(NO₃)₃ + NO↑+ H₂O

Hệ số cân bằng của phản ứng là các số nguyên tố giản thì hệ số của HNO₃ là

A. 28.

B. 29.

C. 30.

D. 31.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

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

Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:

• Fe₃O₄ + 4CO → 3Fe + 4CO₂ ↑
• 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 ↑
• 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 ↑