Fe2O3 +H2SO4 (loảng) -> Fe3O4 + H2SO4 (loảng) -> FeCO3 + H2SO4 (loảng ) -> FeCO…

Chào em, cô rất vui được hướng dẫn em giải các bài tập hóa học này. Đây là những dạng phản ứng cơ bản và quan trọng trong chương trình Hóa học lớp 10. Chúng ta sẽ cùng nhau phân tích và giải quyết từng phản ứng một nhé!

Phản ứng 1: Fe₂O₃ + H₂SO₄ (loãng) →

Bước 1: Xác định loại chất và dự đoán sản phẩm.

Fe₂O₃ là oxit bazơ (oxit của kim loại và không tan trong nước, tác dụng với axit).
H₂SO₄ (loãng) là axit mạnh.

Phản ứng giữa oxit bazơ và axit loãng là phản ứng trao đổi, tạo thành muối và nước.

Trong Fe₂O₃, sắt có hóa trị III. Gốc sunfat (SO₄) có hóa trị II.

Vậy, muối tạo thành sẽ là sắt(III) sunfat (Fe₂(SO₄)₃) và nước (H₂O).

Bước 2: Viết phương trình phản ứng sơ bộ.

Fe₂O₃ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Bước 3: Cân bằng phương trình phản ứng.

• Cân bằng nguyên tố Fe: Hai nguyên tử Fe ở vế trái (trong Fe₂O₃), hai nguyên tử Fe ở vế phải (trong Fe₂(SO₄)₃). Sắt đã cân bằng.
• Cân bằng nhóm SO₄: Một nhóm SO₄ ở vế trái (trong H₂SO₄), ba nhóm SO₄ ở vế phải (trong Fe₂(SO₄)₃). Để cân bằng, ta thêm hệ số 3 vào H₂SO₄.
  
  Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + H₂O
• Cân bằng nguyên tố H: Ở vế trái có 3 $\times$ 2 $=$ 6 nguyên tử H. Ở vế phải, ta cần 6 nguyên tử H, vậy ta thêm hệ số 3 vào H₂O.
  
  Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O
• Kiểm tra lại nguyên tố O:
  
  Vế trái: 3 (trong Fe₂O₃) + 3 $\times$ 4 (trong H₂SO₄) = 3 + 12 = 15 nguyên tử O.
  
  Vế phải: 3 $\times$ 4 (trong Fe₂(SO₄)₃) + 3 (trong H₂O) = 12 + 3 = 15 nguyên tử O.
  
  Số nguyên tử O ở hai vế bằng nhau, phương trình đã cân bằng.

Phương trình hoàn chỉnh:

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ (loãng) → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Phản ứng 2: Fe₃O₄ + H₂SO₄ (loãng) →

Bước 1: Xác định loại chất và dự đoán sản phẩm.

Fe₃O₄ (oxit sắt từ) là một oxit hỗn hợp, có thể coi là gồm FeO và Fe₂O₃. Do đó, khi tác dụng với axit loãng, nó sẽ tạo ra cả muối sắt(II) và muối sắt(III) cùng với nước.

H₂SO₄ (loãng) là axit mạnh.

Sản phẩm tạo thành sẽ là sắt(II) sunfat (FeSO₄), sắt(III) sunfat (Fe₂(SO₄)₃) và nước (H₂O).

Bước 2: Viết phương trình phản ứng sơ bộ.

Fe₃O₄ + H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Bước 3: Cân bằng phương trình phản ứng.

• Cân bằng nguyên tố Fe: Ba nguyên tử Fe ở vế trái (trong Fe₃O₄), một nguyên tử Fe trong FeSO₄ và hai nguyên tử Fe trong Fe₂(SO₄)₃ ở vế phải (tổng cộng 1 + 2 = 3 nguyên tử Fe). Sắt đã cân bằng.
• Cân bằng nhóm SO₄: Một nhóm SO₄ ở vế trái (trong H₂SO₄). Ở vế phải có 1 nhóm SO₄ (trong FeSO₄) và 3 nhóm SO₄ (trong Fe₂(SO₄)₃), tổng cộng là 1 + 3 = 4 nhóm SO₄. Để cân bằng, ta thêm hệ số 4 vào H₂SO₄.
  
  Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + H₂O
• Cân bằng nguyên tố H: Ở vế trái có 4 $\times$ 2 $=$ 8 nguyên tử H. Ở vế phải, ta cần 8 nguyên tử H, vậy ta thêm hệ số 4 vào H₂O.
  
  Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O
• Kiểm tra lại nguyên tố O:
  
  Vế trái: 4 (trong Fe₃O₄) + 4 $\times$ 4 (trong H₂SO₄) = 4 + 16 = 20 nguyên tử O.
  
  Vế phải: 4 (trong FeSO₄) + 3 $\times$ 4 (trong Fe₂(SO₄)₃) + 4 (trong H₂O) = 4 + 12 + 4 = 20 nguyên tử O.
  
  Số nguyên tử O ở hai vế bằng nhau, phương trình đã cân bằng.

Phương trình hoàn chỉnh:

Fe₃O₄ + 4H₂SO₄ (loãng) → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4H₂O

Phản ứng 3: FeCO₃ + H₂SO₄ (loãng) →

Bước 1: Xác định loại chất và dự đoán sản phẩm.

FeCO₃ là muối cacbonat của kim loại sắt. Sắt trong FeCO₃ có hóa trị II.

H₂SO₄ (loãng) là axit mạnh.

Phản ứng giữa muối cacbonat và axit mạnh là phản ứng trao đổi. Điều kiện để phản ứng xảy ra là tạo ra chất kết tủa, chất khí hoặc nước. Ở đây, axit H₂SO₄ mạnh hơn axit H₂CO₃ (axit cacbonic), nên sẽ đẩy H₂CO₃ ra khỏi muối. H₂CO₃ là axit yếu và kém bền, sẽ phân hủy thành CO₂ (khí) và H₂O.

Sản phẩm tạo thành sẽ là muối sắt(II) sunfat (FeSO₄), khí cacbon đioxit (CO₂) và nước (H₂O).

Bước 2: Viết phương trình phản ứng sơ bộ.

FeCO₃ + H₂SO₄ → FeSO₄ + CO₂↑ + H₂O

Bước 3: Cân bằng phương trình phản ứng.

• Kiểm tra các nguyên tố:
  
  Fe: 1 ở vế trái, 1 ở vế phải.
  
  C: 1 ở vế trái, 1 ở vế phải.
  
  SO₄: 1 ở vế trái, 1 ở vế phải.
  
  H: 2 ở vế trái, 2 ở vế phải.
  
  O: 3 (trong FeCO₃) + 4 (trong H₂SO₄) = 7 ở vế trái.
  
  4 (trong FeSO₄) + 2 (trong CO₂) + 1 (trong H₂O) = 7 ở vế phải.
  
  Tất cả các nguyên tố đã cân bằng.

Phương trình hoàn chỉnh:

FeCO₃ + H₂SO₄ (loãng) → FeSO₄ + CO₂↑ + H₂O

Phản ứng 4: FeCO₃ + H₂SO₄ (đặc) →

Bước 1: Xác định loại chất và dự đoán sản phẩm.

FeCO₃ là muối sắt(II) cacbonat. Sắt trong FeCO₃ có số oxi hóa là $+2$.

H₂SO₄ (đặc) là một axit mạnh và đặc biệt còn có tính oxi hóa mạnh (do S có số oxi hóa cao nhất là $+6$).

Trong phản ứng này, sắt từ số oxi hóa $+2$ có thể bị oxi hóa lên số oxi hóa $+3$ bởi H₂SO₄ đặc. Đồng thời, ${\text{S}}^{+6}$ trong H₂SO₄ sẽ bị khử xuống ${\text{S}}^{+4}$ (tạo thành SO₂ khí). Gốc cacbonat (CO₃^2-) sẽ bị axit phân hủy giải phóng khí CO₂ và nước.

Sản phẩm tạo thành sẽ là muối sắt(III) sunfat (Fe₂(SO₄)₃), khí lưu huỳnh đioxit (SO₂), khí cacbon đioxit (CO₂) và nước (H₂O).

Bước 2: Viết phương trình phản ứng sơ bộ và xác định số oxi hóa.

FeCO₃ + H₂SO₄ (đặc) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + CO₂↑ + H₂O

$$\stackrel{+2}{\text{Fe}}{\text{CO}}_3+{\text{H}}_2\stackrel{+6}{\text{S}}{\text{O}}_4\to {\stackrel{+3}{\text{Fe}}}_2{\left({\text{SO}}_4\right)}_3+\stackrel{+4}{\text{S}}{\text{O}}_2+{\text{CO}}_2+{\text{H}}_2\text{O}$$

Bước 3: Cân bằng phương trình theo phương pháp thăng bằng electron (oxi hóa – khử).

• Xác định sự thay đổi số oxi hóa:
  
  Fe: từ $+2$ lên $+3$ (quá trình oxi hóa).
  
  S: từ $+6$ xuống $+4$ (quá trình khử).
• Viết các quá trình oxi hóa và khử:
  
  Quá trình oxi hóa:
  
  $$\stackrel{+2}{\text{Fe}}\to \stackrel{+3}{\text{Fe}}+1\text{e}$$
  
  Quá trình khử:
  
  $$\stackrel{+6}{\text{S}}+2\text{e}\to \stackrel{+4}{\text{S}}$$
• Tìm bội số chung nhỏ nhất của số electron cho và nhận để cân bằng electron:
  
  Số electron cho (từ Fe) là 1e. Số electron nhận (từ S) là 2e.
  
  Bội số chung nhỏ nhất là 2.
  
  Vậy, nhân quá trình oxi hóa với 2, quá trình khử với 1.
  
  $$2\times (\stackrel{+2}{\text{Fe}}\to \stackrel{+3}{\text{Fe}}+1\text{e})\Rightarrow 2\stackrel{+2}{\text{Fe}}\to mn2\stackrel{+3}{\text{Fe}}+mn2\text{e}$$
  
  $$1\times (\stackrel{+6}{\text{S}}+2\text{e}\to \stackrel{+4}{\text{S}})\Rightarrow \stackrel{+6}{\text{S}}+mn2\text{e}\to mn\stackrel{+4}{\text{S}}$$
• Đặt hệ số vào phương trình:
  
  Ta có 2FeCO₃ để tạo thành Fe₂(SO₄)₃.
  
  Ta có 1 H₂SO₄ bị khử thành 1 SO₂.
  
  Đặt hệ số 2 cho FeCO₃ và 1 cho SO₂ (và 1 cho Fe₂(SO₄)₃).
  
  2FeCO₃ + H₂SO₄ (đặc) → 1Fe₂(SO₄)₃ + 1SO₂ + CO₂ + H₂O
• Cân bằng các nguyên tố còn lại (Fe, C, S, H, O theo thứ tự).
  • Cân bằng Fe: 2 Fe ở vế trái (trong 2FeCO₃), 2 Fe ở vế phải (trong Fe₂(SO₄)₃). Fe đã cân bằng.
  • Cân bằng C: 2 C ở vế trái (trong 2FeCO₃). Vậy, ta thêm hệ số 2 vào CO₂ ở vế phải.
    
    2FeCO₃ + H₂SO₄ (đặc) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2CO₂ + H₂O
  • Cân bằng S: Ở vế phải có 3 S (trong Fe₂(SO₄)₃) + 1 S (trong SO₂) = 4 S. Vậy, ta thêm hệ số 4 vào H₂SO₄ ở vế trái.
    
    2FeCO₃ + 4H₂SO₄ (đặc) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2CO₂ + H₂O
  • Cân bằng H: Ở vế trái có 4 $\times$ 2 $=$ 8 H. Vậy, ta thêm hệ số 4 vào H₂O ở vế phải.
    
    2FeCO₃ + 4H₂SO₄ (đặc) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2CO₂ + 4H₂O
  • Kiểm tra lại O:
    
    Vế trái: (2 $\times$ 3) + (4 $\times$ 4) = 6 + 16 = 22 nguyên tử O.
    
    Vế phải: (3 $\times$ 4) + 2 + (2 $\times$ 2) + (4 $\times$ 1) = 12 + 2 + 4 + 4 = 22 nguyên tử O.
    
    Số nguyên tử O ở hai vế bằng nhau, phương trình đã cân bằng.

Phương trình hoàn chỉnh:

2FeCO₃ + 4H₂SO₄ (đặc) → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂↑ + 2CO₂↑ + 4H₂O

Hy vọng phần giải thích chi tiết này giúp em hiểu rõ hơn về cách giải các bài tập trên nhé! Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi lại cô.