Cho các chất sau :
Fe , FeO , Fe2O3 , Fe3O4 , Fe(OH)2 ,Fe(OH)3 , FeS , FeSO4 , F…
Fe , FeO , Fe2O3 , Fe3O4 , Fe(OH)2 ,Fe(OH)3 , FeS , FeSO4 , FeS2
Chất nào tác dụng với :
a) dd H2SO4 (lỏng)
b)H2SO4 ( đặc, nóng )
Viết PTHH
Đề bài cho chúng ta các chất sau: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS, FeSO4, FeS2.
Chúng ta cần xác định chất nào tác dụng với:
a) Dung dịch H2SO4 (loãng)
b) Axit H2SO4 (đặc, nóng)
Và viết phương trình phản ứng hóa học (PTHH).
Nào, chúng ta bắt đầu với phần a) trước nhé!
Phần a) Tác dụng với dung dịch H2SO4 (loãng)
Chúng ta sẽ lần lượt xét từng chất một:
1. Fe (Sắt kim loại):
Sắt là kim loại đứng trước Hiđro trong dãy hoạt động hóa học, nên nó có thể phản ứng với dung dịch axit loãng.
Phương trình phản ứng:
Fe + H2SO4 (loãng) –> FeSO4 + H2
Cô giải thích thêm: Sắt sẽ bị oxi hóa lên số oxi hóa +2 tạo thành muối Sắt(II) sunfat và giải phóng khí Hiđro.
2. FeO (Sắt(II) oxit):
FeO là một oxit bazơ. Oxit bazơ tác dụng với axit tạo thành muối và nước.
Phương trình phản ứng:
FeO + H2SO4 (loãng) –> FeSO4 + H2O
Ở đây, Fe trong FeO có số oxi hóa là +2, và H2SO4 loãng không có tính oxi hóa mạnh, nên Fe sẽ giữ nguyên số oxi hóa +2 trong sản phẩm là FeSO4.
3. Fe2O3 (Sắt(III) oxit):
Fe2O3 cũng là một oxit bazơ.
Phương trình phản ứng:
Fe2O3 + H2SO4 (loãng) –> Fe2(SO4)3 + H2O
Fe trong Fe2O3 có số oxi hóa là +3.
4. Fe3O4 (Sắt(II,III) oxit):
Fe3O4 là oxit hỗn hợp của Sắt(II) và Sắt(III). Nó cũng tác dụng với axit.
Phương trình phản ứng:
Fe3O4 + H2SO4 (loãng) –> FeSO4 + Fe2(SO4)3 + H2O
Sau khi cân bằng, ta có:
Fe3O4 + 4H2SO4 (loãng) –> FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O
Lưu ý: H2SO4 loãng có vai trò là một axit thông thường, không có tính oxi hóa mạnh. Sắt(II) trong Fe3O4 sẽ giữ nguyên số oxi hóa +2, còn Sắt(III) sẽ giữ nguyên số oxi hóa +3.
5. Fe(OH)2 (Sắt(II) hidroxit):
Fe(OH)2 là một bazơ không tan. Bazơ tác dụng với axit tạo thành muối và nước.
Phương trình phản ứng:
Fe(OH)2 + H2SO4 (loãng) –> FeSO4 + 2H2O
Sắt ở đây có số oxi hóa +2.
6. Fe(OH)3 (Sắt(III) hidroxit):
Fe(OH)3 cũng là một bazơ không tan.
Phương trình phản ứng:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 (loãng) –> Fe2(SO4)3 + 6H2O
Sắt ở đây có số oxi hóa +3.
7. FeS (Sắt(II) sunfua):
FeS là một muối của axit yếu (H2S). Nó tác dụng với axit mạnh hơn như H2SO4 loãng.
Phương trình phản ứng:
FeS + H2SO4 (loãng) –> FeSO4 + H2S (khí mùi trứng thối)
Lưu ý: H2S là một khí độc.
8. FeSO4 (Sắt(II) sunfat):
FeSO4 là một muối trung hòa. Muối không tác dụng với dung dịch axit loãng trừ một số trường hợp đặc biệt (tạo kết tủa, bay hơi, …). Trong trường hợp này, FeSO4 không phản ứng với H2SO4 loãng.
9. FeS2 (Sắt(II) đisunfua hay Pyrit):
FeS2, trong trường hợp tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng thông thường, có thể không phản ứng hoặc phản ứng rất chậm tùy điều kiện. Tuy nhiên, nếu có mặt oxi hoặc các tác nhân oxi hóa khác, nó sẽ phản ứng. Với H2SO4 loãng thuần túy và không có yếu tố oxi hóa, phản ứng không xảy ra đáng kể theo chương trình lớp 9. Ta coi như không phản ứng.
Vậy, các chất tác dụng với dung dịch H2SO4 (loãng) là: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS.
Chúng ta chuyển sang phần b) nào!
Phần b) Tác dụng với H2SO4 (đặc, nóng)
Axit sunfuric đặc, nóng là một chất oxi hóa mạnh. Do đó, nó sẽ phản ứng với nhiều chất hơn, đặc biệt là các kim loại và một số phi kim, cũng như một số hợp chất.
Chúng ta sẽ lần lượt xét từng chất:
1. Fe (Sắt kim loại):
Sắt tác dụng với H2SO4 đặc, nóng. Lưu ý rằng ở nhiệt độ thường, H2SO4 đặc thụ động hóa sắt, nhưng khi đun nóng, phản ứng sẽ xảy ra.
Phương trình phản ứng:
2Fe + 6H2SO4 (đặc, nóng) –> Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Ở đây, Sắt bị oxi hóa lên số oxi hóa cao nhất là +3. Sản phẩm khử của H2SO4 là SO2.
2. FeO (Sắt(II) oxit):
FeO tác dụng với H2SO4 đặc, nóng.
Phương trình phản ứng:
2FeO + 4H2SO4 (đặc, nóng) –> Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O
Sắt(II) bị oxi hóa lên Sắt(III).
3. Fe2O3 (Sắt(III) oxit):
Fe2O3 không có số oxi hóa nào cao hơn để bị oxi hóa nữa. Do đó, nó chỉ tác dụng với vai trò là oxit bazơ với H2SO4 đặc, nóng.
Phương trình phản ứng:
Fe2O3 + 3H2SO4 (đặc, nóng) –> Fe2(SO4)3 + 3H2O
Phản ứng này tương tự như với H2SO4 loãng, chỉ khác là axit đặc, nóng.
4. Fe3O4 (Sắt(II,III) oxit):
Fe3O4 cũng có Sắt ở số oxi hóa +2 và +3. H2SO4 đặc, nóng sẽ oxi hóa Sắt(II) lên Sắt(III).
Phương trình phản ứng:
2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc, nóng) –> 3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O
Ở đây, Sắt(II) trong Fe3O4 bị oxi hóa thành Sắt(III) trong Fe2(SO4)3.
5. Fe(OH)2 (Sắt(II) hidroxit):
Fe(OH)2 tác dụng với H2SO4 đặc, nóng. Sắt(II) sẽ bị oxi hóa.
Phương trình phản ứng:
2Fe(OH)2 + 4H2SO4 (đặc, nóng) –> Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O
Sắt(II) bị oxi hóa lên Sắt(III).
6. Fe(OH)3 (Sắt(III) hidroxit):
Tương tự như Fe2O3, Fe(OH)3 có Sắt ở số oxi hóa +3, là số oxi hóa cao nhất của Sắt. Do đó, nó chỉ đóng vai trò bazơ.
Phương trình phản ứng:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 (đặc, nóng) –> Fe2(SO4)3 + 6H2O
Phản ứng này tương tự như với H2SO4 loãng.
7. FeS (Sắt(II) sunfua):
FeS có Sắt ở số oxi hóa +2 và lưu huỳnh ở số oxi hóa -2. Cả hai đều có thể bị oxi hóa bởi H2SO4 đặc, nóng.
Phương trình phản ứng:
FeS + 4H2SO4 (đặc, nóng) –> Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O (Chưa cân bằng)
Cân bằng phương trình:
2FeS + 10H2SO4 (đặc, nóng) –> Fe2(SO4)3 + 4SO2 + 10H2O
Sắt(II) bị oxi hóa thành Sắt(III), và lưu huỳnh -2 bị oxi hóa thành lưu huỳnh +4 trong SO2.
8. FeSO4 (Sắt(II) sunfat):
FeSO4 có Sắt ở số oxi hóa +2. H2SO4 đặc, nóng sẽ oxi hóa FeSO4.
Phương trình phản ứng:
2FeSO4 + 2H2SO4 (đặc, nóng) –> Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H2O
Sắt(II) bị oxi hóa lên Sắt(III).
9. FeS2 (Sắt(II) đisunfua hay Pyrit):
FeS2 có Sắt ở số oxi hóa +2 và lưu huỳnh ở số oxi hóa -1 (trung bình). H2SO4 đặc, nóng sẽ oxi hóa cả Sắt và Lưu huỳnh.
Phương trình phản ứng:
4FeS2 + 11H2SO4 (đặc, nóng) –> 4Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 12H2O
Ở đây, Sắt +2 bị oxi hóa lên +3. Lưu huỳnh -1 (trong FeS2) bị oxi hóa lên +4 trong SO2.
Vậy, các chất tác dụng với H2SO4 (đặc, nóng) là: Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS, FeSO4, FeS2. Tất cả các chất đều phản ứng.
Hy vọng qua bài tập này, các em đã nắm vững hơn về tính chất hóa học của Sắt và các hợp chất của nó khi tác dụng với Axit Sunfuric ở các nồng độ và nhiệt độ khác nhau. Nếu có câu hỏi gì, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!
Đáp án + giải thích các bước giải:
\(a.\)
Tác dụng với \(H_2SO_4\) loãng :
\(-Fe;FeO;Fe_2O_3;Fe_2O_4;Fe(OH)_2;Fe(OH)_3;FeS;FeS_2\)
Phương trình hóa học :
\(Fe+2H_2SO_4 l \to FeSO_4+H_2↑\)
\(FeO+H_2SO_4 l \to FeSO_4+H_2O\)
\(Fe_2O_3+3H_2SO_4 l \to Fe_2(SO_4)_3+3H_2O\)
\(Fe_3O_4+4H_2SO_4 l \to Fe_2(SO_4)_3+FeSO_4+4H_2O\)
\(Fe(OH)_2+H_2SO_4 l \to FeSO_4+2H_2O\)
\(2Fe(OH)_3+3H_2SO_4 l \to Fe_2(SO_4)_3+H_2O\)
\(FeS+H_2SO_4 l \to FeSO_4+H_2S↑\)
\(FeS_2+H_2SO_4 l \to FeSO_4+S↓+H_2S↑\)
\(b.\) Tác dụng với \(H_2SO_4\) đặc nóng
\(-Fe;FeO;Fe_2O_3;Fe_3O_4;Fe(OH)_2;Fe(OH)_3;FeSO_4;FeS;FeS_2\)
Phương trình hóa học :
\(2Fe+6H_2SO_4 đ \xrightarrow{t^o} Fe_2(SO_4)_3+3SO_2↑+6H_2O\)
\(FeO+4H_2SO_4 đ \xrightarrow{t^o} Fe_2(SO_4)_3+SO_2↑+4H_2O\)
\(Fe_2O_3+3H_2SO_4 đ \xrightarrow{t^o} Fe_2(SO_4)_3+3H_2O\)
\(2Fe_3O_4+10H_2SO_4 đ \xrightarrow{t^o} 3Fe_2(SO_4)_3+SO_2↑+10H_2O\)
\(2Fe(OH)_2+4H_2SO_4 đ \xrightarrow{t^o} Fe_2(SO_4)_3+SO_2↑+6H_2O\)
\(2Fe(OH)_3+3H_2SO_4 \xrightarrow{t^o} Fe_2(SO_4)_3+6H_2O\)
\(2FeSO_4+2H_2SO_4 đ \xrightarrow{t^o} Fe_2(SO_4)_3+SO_2↑+2H_2O\)
\(2FeS+10H_2SO_4 đ \xrightarrow{t^o} Fe_2(SO_4)_3+9SO_2↑+10H_2O\)
\(2FeS_2+14H_2SO_4 đ \xrightarrow{t^o} Fe_2(SO_4)_3+15SO_2↑+14H_2O\)
\(a)\)
\(Fe+H_2SO_4→FeSO_4+H_2\)
\(FeO+H_2SO_4→FeSO_4+H_2O\)
\(Fe_2O_3+3H_2SO_4→Fe_2(SO_4)_3+3H_2O\)
\(Fe_3O_4+4H_2SO_4→FeSO_4+Fe_2(SO_4)_3+4H_2O\)
\(Fe(OH)_2+H_2SO_4→FeSO_4+2H_2O\)
\(2Fe(OH)_3+3H_2SO_4→Fe_2(SO_4)_3+6H_2O\)
\(FeS+H_2SO_4→FeSO_4+H_2S\)
\(b)\)
\(2Fe+6H_2SO_4→Fe_2(SO_4)_3+3SO_2+6H_2O\)
\(2FeO+4H_2SO_4→Fe_2(SO_4)_3+SO_2+4H_2O\)
\(2Fe_3O_4+10H_2SO_4→3Fe_2(SO_4)_3+SO_2+10H_2O\)
\(2Fe(OH)_2+4H_2SO_4→Fe_2(SO_4)_3+SO_2+6H_2O\)
\(2FeS_2+14H_2SO_4→Fe_2(SO_4)_3+15SO_2+14H_2O\)