Site icon donghochetac

Fe + H2SO4 Cân Bằng: Phản Ứng, Điều Kiện và Bài Tập

donghochetacdh

Phản ứng giữa sắt (Fe) và axit sulfuric (H2SO4) là một trong những phản ứng hóa học quan trọng và thường gặp trong chương trình hóa học phổ thông. Tùy thuộc vào nồng độ và điều kiện phản ứng (đặc, loãng, nóng, nguội), sản phẩm tạo thành sẽ khác nhau. Bài viết này sẽ tập trung vào phản ứng Fe + H2so4 Cân Bằng, đặc biệt là khi H2SO4 đặc nóng, cùng với các điều kiện, hiện tượng và bài tập liên quan.

Phản Ứng Fe + H2SO4 Đặc Nóng: Phương Trình Cân Bằng

Phản ứng giữa sắt (Fe) và axit sulfuric đặc, nóng (H2SO4) tạo ra sắt(III) sunfat (Fe2(SO4)3), khí sulfur dioxide (SO2) và nước (H2O). Phương trình hóa học cân bằng như sau:

2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

Đây là một phản ứng oxi hóa khử, trong đó Fe bị oxi hóa thành Fe3+ và S trong H2SO4 bị khử thành SO2.

Xác Định Chất Oxi Hóa và Chất Khử

Trong phản ứng trên:

  • Chất khử: Fe (Sắt) – nhường electron
  • Chất oxi hóa: H2SO4 (Axit sulfuric đặc) – nhận electron

Quá Trình Oxi Hóa và Khử

  • Quá trình oxi hóa: Fe0 → Fe+3 + 3e
  • Quá trình khử: S+6 + 2e → S+4

Cân Bằng Phương Trình Bằng Phương Pháp Thăng Bằng Electron

  1. Xác định số oxi hóa của các nguyên tố.
  2. Viết quá trình oxi hóa và quá trình khử.
  3. Cân bằng số electron nhường và nhận.
  4. Điền hệ số vào phương trình hóa học.
  5. Kiểm tra lại sự cân bằng của phương trình.

Hình ảnh minh họa phản ứng giữa sắt (Fe) và axit sunfuric đặc, nóng (H2SO4) tạo ra sắt(III) sunfat (Fe2(SO4)3), khí sulfur dioxide (SO2) và nước (H2O).

Điều Kiện và Cách Tiến Hành Phản Ứng

  • Điều kiện: Axit sulfuric phải đặc và cần đun nóng.
  • Cách tiến hành:
    1. Cho một lượng nhỏ sắt (ví dụ: đinh sắt) vào ống nghiệm.
    2. Nhỏ từ từ axit sulfuric đặc vào ống nghiệm.
    3. Đun nóng nhẹ ống nghiệm.

Hiện Tượng Phản Ứng

  • Sắt tan dần trong dung dịch.
  • Có khí không màu, mùi hắc (SO2) thoát ra.

Tính Chất Hóa Học Của Fe

Tác Dụng Với Phi Kim

Ở nhiệt độ cao, sắt có thể tác dụng với nhiều phi kim như halogen, oxi, lưu huỳnh:

  • 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (với clo)
  • 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (với oxi)
  • Fe + S → FeS (với lưu huỳnh)

Tác Dụng Với Axit

  • Axit loãng (HCl, H2SO4 loãng): Tạo muối sắt(II) và khí hidro.

    • Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
    • Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2

  • Axit đặc, nóng (H2SO4 đặc, HNO3 đặc): Tạo muối sắt(III), khí SO2 hoặc NO2 và nước.

    • 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Tác Dụng Với Dung Dịch Muối

Sắt có thể khử ion kim loại đứng sau nó trong dãy điện hóa:

  • Fe + CuCl2 → FeCl2 + Cu
  • 2FeCl3 + Fe → 3FeCl2

Tác Dụng Với Nước

Sắt không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, nhưng ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng mạnh với hơi nước:

  • 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (ở >570°C)

Tính Chất Hóa Học Của H2SO4

H2SO4 Loãng

  • Tính axit mạnh: Làm quỳ tím hóa đỏ, tác dụng với kim loại (trừ Au, Pt), bazơ, oxit bazơ và muối.
  • Fe + H2SO4 (loãng) → FeSO4 + H2

H2SO4 Đặc

  • Tính oxi hóa mạnh: Tác dụng với hầu hết kim loại (trừ Au, Pt), nhiều phi kim và hợp chất.
  • Tính háo nước: Hút nước từ các hợp chất hữu cơ, gây hiện tượng than hóa.

Bài Tập Vận Dụng

Câu 1: Cho 5.6 gam Fe tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc nóng dư. Thể tích khí SO2 (đktc) thu được là:

A. 2,24 lít
B. 3,36 lít
C. 4,48 lít
D. 6,72 lít

Hướng dẫn giải:

nFe = 5.6 / 56 = 0.1 mol
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Theo phương trình: nSO2 = 3/2 nFe = 3/2 0.1 = 0.15 mol
VSO2 = 0.15 * 22.4 = 3.36 lít
Đáp án: B

Câu 2: Hòa tan hoàn toàn m gam Fe vào dung dịch H2SO4 đặc nóng, thu được 6.72 lít khí SO2 (đktc). Giá trị của m là:

A. 5,6 gam
B. 8,4 gam
C. 11,2 gam
D. 16,8 gam

Hướng dẫn giải:

nSO2 = 6.72 / 22.4 = 0.3 mol
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Theo phương trình: nFe = 2/3 nSO2 = 2/3 0.3 = 0.2 mol
mFe = 0.2 * 56 = 11.2 gam
Đáp án: C

Câu 3: Cho hỗn hợp gồm Fe và Cu tác dụng với H2SO4 đặc nóng, thu được khí SO2. Cho biết vai trò của H2SO4 trong phản ứng này?

A. Chất xúc tác
B. Chất khử
C. Chất oxi hóa
D. Môi trường

Hướng dẫn giải:

Trong phản ứng với kim loại, H2SO4 đặc nóng đóng vai trò là chất oxi hóa.
Đáp án: C

Câu 4: Hiện tượng nào xảy ra khi cho Fe vào dung dịch H2SO4 đặc nguội?

A. Phản ứng xảy ra mạnh mẽ
B. Không có phản ứng
C. Fe bị thụ động hóa
D. Có khí H2 thoát ra

Hướng dẫn giải:

Fe bị thụ động hóa trong H2SO4 đặc nguội, nên không có phản ứng xảy ra.
Đáp án: C

Lưu Ý Quan Trọng

  • Phản ứng giữa Fe và H2SO4 đặc nguội: Sắt bị thụ động hóa, phản ứng không xảy ra.
  • Khi có Fe dư sau phản ứng với H2SO4 đặc nóng, Fe dư có thể khử Fe3+ về Fe2+.

Hy vọng bài viết này cung cấp đầy đủ thông tin về phản ứng Fe + H2SO4 cân bằng, đặc biệt là phản ứng với H2SO4 đặc nóng, giúp bạn hiểu rõ hơn về phản ứng này và vận dụng giải các bài tập liên quan một cách hiệu quả.

Exit mobile version