Fe3O4 + HNO3 đặc → Fe(NO3)3 + NO2 ↑+ H2O | Fe3O4 + HNO3 ra NO2

Phản ứng Fe₃O₄ + HNO₃ đặc sinh ra NO₂ 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 + 10HNO₃ → 5H₂O + NO2 ↑+ 3Fe(NO₃)₃

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

Fe₃O₄ + 10HNO_{3 đặc} → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

2. Điều kiện của phản ứng Fe₃O₄ tác dụng với HNO₃ đặc

- Phản ứng diễn ra ở ngay điều kiện thường.

3. Hiện tượng của phản ứng Fe₃O₄ tác dụng với HNO₃ đặc

- Fe₃O₄ tan dần, có khí màu nâu đỏ thoát ra.

4. Cân bằng phản ứng Fe₃O₄ tác dụng với HNO₃ đặc

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

${\stackrel{+\frac{8}{3}}{Fe}}_3{O}_4+H\stackrel{+5}{N}{O}_3\to \stackrel{+3}{Fe}{\left(N{O}_3\right)}_3+\stackrel{+4}{N}{O}_2+H_{2}O$

Chất khử: Fe₃O₄; chất oxi hoá: HNO₃ đặc.

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: $\stackrel{+5}{\text{N}}+\text{1}e\to \stackrel{+4}{N}$

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

$\begin{array}{c}1\times \\ 1\times \end{array}\left(\begin{array}{c}\stackrel{+\frac{8}{3}}{3Fe}\to \stackrel{+3}{3Fe}+\text{1}e\\ \stackrel{+5}{N}+1e\to \stackrel{+4}{N}\end{array}\right)$

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.

Fe₃O₄ + 10HNO_{3 đặc} → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

5. Tính chất hoá học của HNO₃

5.1. 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

5.2. 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 $\stackrel{t^0}{\to }$H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

C + 4HNO₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

5HNO₃ + P $\stackrel{t^0}{\to }$ 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

6. Tính chất của sắt từ oxit Fe₃O₄

6.1. Tính chất vật lí

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

6.2. 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 $\stackrel{t^0}{\to }$ 3Fe + 4H₂O

Fe₃O₄ + 4CO $\stackrel{t^0}{\to }$ 3Fe + 4CO₂

3Fe₃O₄ + 8Al $\stackrel{t^0}{\to }$ 4Al₂O₃ + 9Fe

7. Bài tập vận dụng liên quan

Câu 1: 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 2. 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

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

=> x = 0,16

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

Câu 3.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 $\stackrel{t^0}{\to }$ 3Fe + 4CO₂

Fe₃­O₄ + 4H₂SO₄ $\stackrel{t^0}{\to }$ FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

Câu 4.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 5: 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 6: 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 7: 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 → 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 8: 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 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: 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 11: 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

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

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:

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

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 12: 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 ↑
• 3Fe₃O₄ + 28HNO₃ → 14H₂O +NO ↑ + 9Fe(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 ↑