Lý thuyết Fe + HNO3 và trắc nghiệm có đáp án

I. Tóm tắt về Fe

Sắt là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu Fe và số hiệu nguyên tử bằng 26. Sắt là nguyên tố có nhiều trên Trái Đất, cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái Đất.

• Kí hiệu: Fe
• Số hiệu nguyên tử: 26
• Khối lượng nguyên tử: 56 g/mol

Tính chất vật lí

Sắt là kim loại màu trắng hơi xám, dẻo, dai, dễ rèn, nhiệt độ nóng chảy khá cao (1540oC). Sắt có tính dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, có tính nhiễm từ.

Tính chất hóa học

Sắt là kim loại có tính khử trung bình, tùy theo các chất oxi hóa mà sắt có thể bị oxi hóa lên mức +2 hay +3.
Fe → Fe2+ + 2e
Fe → Fe3+ + 3e

1. Tác dụng với phi kim

a. Tác dụng với lưu huỳnh
$Fe + S \overset{to}{\rightarrow} FeS$
b. Tác dụng với oxi
$3Fe + 2O2 \overset{t^o}{\rightarrow} Fe3O4 (FeO.Fe2O3)$
c. Tác dụng với clo
$2Fe + 3Cl \overset{t^o}{\rightarrow} 2FeCl3$

2. Tác dụng với axit

a.Tác dụng với dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng
$Fe + 2H+ → Fe2+ + H2$
b. Với các axit HNO3, H2SO4 đặc
$2Fe + 6H2SO4 (đ) \overset{t^o}{\rightarrow} Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O$
$Fe+ HNO3 \overset{t^o}{\rightarrow} Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O$
$Fe + 4HNO3 (l) \rightarrow Fe(NO3)3 + NO + 2H2O$
Chú ý: Với HNO3 đặc, nguội; H2SO4 đặc, nguội: Fe bị thụ động hóa.

3. Tác dụng với dung dịch muối

- Fe đẩy được kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối của chúng:
$Fe+ CuSO4 → FeSO4 + Cu$
Chú ý:
$Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag$
$Ag+ dư + Fe2+ → Fe3+ + Ag$

II. Tóm tắt về HNO3

Axit nitric có công thức hóa học là HNO3, được gọi là dung dịch nitrat hidro hay còn được gọi là axit nitric khan. Axit này được hình thành ở trong tự nhiên, tạo ra từ những cơn mưa do sấm và sét tạo thành.

Tính chất vật lý của axit nitric

• Axit nitric tồn tại ở dạng chất lỏng hoặc khí, không màu, tan nhanh trong nước (C, 65%). Hợp chất này trong tự nhiên sẽ có màu vàng nhạt do sự tích tụ của oxit nito.
• HNO3 là một axit có tính ăn mòn cao, dễ bắt lửa và cực độc.
• Axit nitric nồng độ 86% khi để ngoài không khí sẽ có hiện tượng khói trắng bốc lên.

Tính chất hóa học của HNO3

• Axit nitric là một dung dịch nitrat hydro có công thức hóa học HNO3 . Đây là một axit khan, là một monoaxit mạnh, có tính oxy hóa mạnh có thể nitrat hóa nhiều hợp chất vô cơ, có hằng số cân bằng axit (pKa) = −2.
• Axit nitric là một monoproton chỉ có một sự phân ly nên trong dung dịch, nó bị điện ly hoàn toàn thành các ion nitrat NO3− và một proton hydrat, hay còn gọi là ion hiđroni.

$H3O+ HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-$

• Axit nitric có tính chất của một axit bình thường nên nó làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
• Tác dụng với bazo, oxit bazo, muối cacbonat tạo thành các muối nitrat

$2HNO3 + CuO → Cu(NO3)2 + H2O$
$2HNO3 + Mg(OH)2 → Mg(NO3)2 + 2H2O$
$2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2$

• Axit nitric tác dụng với kim loại: Tác dụng với hầu hết các kim loại trừ Au và Pt tạo thành muối nitrat và nước .

Kim loại + HNO3 đặc → muối nitrat + NO + H2O ( to)
Kim loại + HNO3 loãng → muối nitrat + NO + H2O
Kim loại + HNO3 loãng lạnh → muối nitrat + H2
Mg(rắn) + 2HNO3 loãng lạnh → Mg(NO3)2 + H2 (khí)Hóa chất HNO3

• Nhôm, sắt, crom thụ động với axit nitric đặc nguội do lớp oxit kim loại được tạo ra bảo vệ chúng không bị oxy hóa tiếp.
• Tác dụng với phi kim (các nguyên tố á kim, ngoại trừ silic và halogen) tạo thành nito dioxit nếu là axit nitric đặc và oxit nito với axit loãng và nước, oxit của phi kim.

$C + 4HNO3 đặc → 4NO2 + 2H2O + CO2$
$P + 5HNO3 đặc → 5NO2 + H2O + H3PO4$
$3C + 4HNO3 loãng → 3CO2 + 4NO + 2H2O$

• Tác dụng với oxit bazo, bazo, muối mà kim loại trong hợp chất này chưa lên hóa trị cao nhất:

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

• Tác dụng với hợp chất:

$3H2S + 2HNO3 (>5$%$) → 3S\downarrow   + 2NO + 4H2O$
$PbS + 8HNO3 đặc → PbSO4\downarrow + 8NO2 + 4H2O$
Ag3PO4 tan trong HNO3, HgS không tác dụng với HNO3.

• Tác dụng với nhiều hợp chất hữu cơ: Axit nitric có khả năng phá hủy nhiều hợp chất hữu cơ, nên sẽ rất nguy hiểm nếu để axit này tiếp xúc với cơ thể người.

III. Các trường hợp phản ứng Fe + HNO3

1. Fe + HNO3 loãng ra NO

• Điều kiện phản ứng: HNO3 loãng dư
• Cách tiến hành: Cho Fe (sắt) tác dụng với dung dịch axit nitric HNO3
• Hiện tượng phản ứng giữa Fe + HNO3: Kim loại tan dần tạo thành dung dịch muối Muối sắt(III) nitrat và khí không màu hóa nâu trong không khí NO thoát ra.

2. Fe + HNO3 loãng ra N2O

• 8Fe + 30HNO3 → 15H2O + 3N2O↑ + 8Fe(NO3)3
• Điều kiện phản ứng: HNO3 loãng nguội
• Cách tiến hành: Cho sắt tác dụng với dung dịch axit nitric.
• Hiện tượng phản ứng: Fe tan dần trong dung dịch axit và tạo ra khí không màu (N2O)

3. Fe + HNO3 loãng

• Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ thấp, HNO3 rất loãng
• Cách tiến hành: Cho sắt tác dụng với dung dịch axit nitric.
• Hiện tượng phản ứng: Sắt (Fe) tan dần trong dung dịch ở nhiệt độ thấp cho muối sắt (II) và có khí không màu thoát ra.

4. Fe + HNO3 đặc, nóng, dư

• Fe + HNO3 đặc nóng pt ion: Fe + 6H+ + 3NO3- → Fe3+ + 3NO2 + 3H2O
• Điều kiện phản ứng: Nhiệt độ
• Cách tiến hành: Cho Fe vào trong dung dịch HNO3 đặng nóng dư
• Hiện tượng phản ứng: Sắt (Fe) tan dần và sinh ra khí màu nâu đỏ Nito dioxit (NO2).

5. Fe + HNO3 đặc, nguội

Fe, Al, Cr là các kim loại bị thụ động với HNO3 đặc, nguội. Vì tạo lớp màng oxit bền vững bao bọc xung quanh bề mặt kim loại ngăn không cho phản ứng xảy ra

Chính vì vậy Fe không tác dụng với HNO3 đặc, nguội.

Top câu hỏi trắc nghiệm về Fe + HNO3