Hno3 + Feo: Phản Ứng, Cơ Chế, Ứng Dụng & Bài Tập Chi Tiết

Chào bạn đọc của CAUHOI2025.EDU.VN! Bạn đang tìm kiếm thông tin chi tiết về phản ứng giữa HNO3 và FeO? Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn toàn diện về phản ứng hóa học này, bao gồm phương trình, cơ chế, điều kiện phản ứng, hiện tượng quan sát được, ứng dụng thực tế và các bài tập vận dụng có đáp án chi tiết. CAUHOI2025.EDU.VN sẽ giúp bạn nắm vững kiến thức về phản ứng “Hno3 + Feo” một cách dễ dàng và hiệu quả nhất.

1. Phản Ứng FeO Tác Dụng Với HNO3: Tổng Quan Chi Tiết

Phản ứng giữa oxit sắt(II) (FeO) và axit nitric (HNO3) là một phản ứng oxi hóa khử quan trọng trong hóa học vô cơ. Phản ứng này không chỉ được sử dụng trong phòng thí nghiệm mà còn có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống.

1.1. Phương Trình Phản Ứng Tổng Quát

Phương trình phản ứng tổng quát giữa FeO và HNO3 có thể được biểu diễn như sau:

3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

Trong đó:

• FeO là oxit sắt(II)
• HNO3 là axit nitric
• Fe(NO3)3 là nitrat sắt(III)
• NO là oxit nitơ (khí)
• H2O là nước

1.2. Cân Bằng Phương Trình Phản Ứng Oxi Hóa Khử FeO + HNO3 Loãng

Để cân bằng phương trình phản ứng oxi hóa khử giữa FeO và HNO3 loãng, chúng ta sử dụng phương pháp thăng bằng electron. Dưới đây là các bước chi tiết:

Bước 1: Xác định số oxi hóa của các nguyên tố trước và sau phản ứng.

Fe(+2)O + H(N+5)O3 → Fe(+3)(NO3)3 + N(+2)O + H2O

Chất khử: FeO

Chất oxi hóa: HNO3

Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hóa và quá trình khử.

Quá trình oxi hóa: Fe(+2) → Fe(+3) + 1e

Quá trình khử: N(+5) + 3e → N(+2)

Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hóa dựa trên nguyên tắc: Tổng số electron chất khử nhường bằng tổng số electron chất oxi hóa nhận.

Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hóa học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.

Kết quả: 3FeO + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

Alt: Phản ứng giữa FeO và HNO3 tạo ra Fe(NO3)3, NO và H2O.

2. Cơ Chế Phản Ứng Giữa FeO và HNO3

Để hiểu rõ hơn về phản ứng giữa FeO và HNO3, chúng ta cần xem xét cơ chế chi tiết của nó. Phản ứng này diễn ra qua nhiều giai đoạn, bao gồm quá trình oxi hóa Fe(II) thành Fe(III) và quá trình khử N(V) thành N(II).

2.1. Giai Đoạn 1: Axit Nitric Phân Ly

Trong dung dịch nước, axit nitric phân ly hoàn toàn thành ion hiđroni (H3O+) và ion nitrat (NO3-):

HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-

2.2. Giai Đoạn 2: Oxi Hóa FeO

Oxit sắt(II) tác dụng với ion hiđroni tạo thành ion sắt(II) và nước:

FeO + 2H3O+ → Fe2+ + 3H2O

Sau đó, ion sắt(II) bị oxi hóa bởi ion nitrat thành ion sắt(III):

Fe2+ + NO3- + 4H+ → Fe3+ + NO + 2H2O

2.3. Giai Đoạn 3: Hình Thành Muối Sắt(III) Nitrat

Ion sắt(III) kết hợp với ion nitrat tạo thành muối sắt(III) nitrat:

Fe3+ + 3NO3- → Fe(NO3)3

2.4. Tổng Kết Cơ Chế

Tổng hợp các giai đoạn trên, ta có thể thấy rằng phản ứng giữa FeO và HNO3 là một quá trình phức tạp, bao gồm nhiều bước trung gian. Tuy nhiên, kết quả cuối cùng là sự chuyển đổi FeO thành Fe(NO3)3, giải phóng khí NO và tạo ra nước.

3. Điều Kiện Phản Ứng Giữa FeO và HNO3 Loãng

Để phản ứng giữa FeO và HNO3 loãng xảy ra hiệu quả, cần tuân thủ một số điều kiện nhất định.

3.1. Nồng Độ Axit Nitric

Axit nitric cần có nồng độ đủ lớn để đảm bảo quá trình oxi hóa diễn ra hoàn toàn. Tuy nhiên, nếu nồng độ quá cao, phản ứng có thể trở nên quá mạnh và tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn.

3.2. Nhiệt Độ Phản Ứng

Nhiệt độ thường không phải là yếu tố quyết định trong phản ứng này, nhưng việc duy trì nhiệt độ phòng hoặc hơi cao hơn một chút có thể giúp tăng tốc độ phản ứng.

3.3. Tỷ Lệ Mol

Tỷ lệ mol giữa FeO và HNO3 cần tuân theo phương trình cân bằng: 3 mol FeO tác dụng với 10 mol HNO3. Việc sử dụng tỷ lệ không đúng có thể dẫn đến phản ứng không hoàn toàn hoặc tạo ra các sản phẩm phụ.

4. Cách Tiến Hành Phản Ứng Giữa FeO và Axit HNO3 Loãng

Để thực hiện phản ứng giữa FeO và axit HNO3 loãng trong phòng thí nghiệm, bạn có thể làm theo các bước sau:

Bước 1: Chuẩn bị dung dịch axit HNO3 loãng với nồng độ phù hợp.

Bước 2: Cân một lượng FeO cần thiết theo tỷ lệ mol đã cân bằng.

Bước 3: Cho từ từ FeO vào dung dịch HNO3, khuấy đều để đảm bảo phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Bước 4: Quan sát hiện tượng xảy ra trong quá trình phản ứng.

Bước 5: Nếu cần thiết, đun nhẹ dung dịch để tăng tốc độ phản ứng.

5. Hiện Tượng Phản Ứng FeO và Axit HNO3 Loãng

Khi cho FeO tác dụng với axit HNO3 loãng, bạn sẽ quan sát được các hiện tượng sau:

5.1. Chất Rắn Tan Dần

Chất rắn màu đen FeO sẽ tan dần trong dung dịch axit HNO3.

5.2. Dung Dịch Chuyển Màu

Dung dịch từ không màu sẽ chuyển sang màu vàng hoặc nâu do sự hình thành của ion Fe3+.

5.3. Khí Thoát Ra

Khí NO không màu thoát ra, sau đó hóa nâu ngoài không khí do tác dụng với oxi:

2NO(k) + O2(k) → 2NO2(k) (màu nâu)

6. Ứng Dụng Của Phản Ứng Giữa FeO và HNO3

Phản ứng giữa FeO và HNO3 có nhiều ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau.

6.1. Trong Phòng Thí Nghiệm

Phản ứng này được sử dụng để điều chế muối Fe(NO3)3 trong phòng thí nghiệm.

6.2. Trong Công Nghiệp

Fe(NO3)3 được sử dụng làm chất xúc tác trong một số quá trình hóa học công nghiệp.

6.3. Trong Xử Lý Nước

Fe(NO3)3 có thể được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước.

6.4. Trong Nông Nghiệp

Một số hợp chất chứa Fe(NO3)3 được sử dụng làm phân bón vi lượng cho cây trồng.

7. Bài Tập Vận Dụng Liên Quan Đến Phản Ứng FeO + HNO3

Để củng cố kiến thức về phản ứng giữa FeO và HNO3, chúng ta hãy cùng làm một số bài tập vận dụng sau đây:

Câu 1. HNO3 chỉ thể hiện tính oxi hóa khi tác dụng với các chất thuộc dãy nào dưới đây?

A. Mg, H2S, C, Fe3O4, Fe(OH)2.

B. Na2SO3, P, CuO, BaCO3, Ag.

C. Al, FeCO3, HI, BaO, FeO.

D. Cu, C, Fe2O3, Fe(OH)2, SO2.

Đáp án: A

Giải thích:

• A đúng vì tất cả các chất trong dãy đều có khả năng bị oxi hóa bởi HNO3.
• B loại CuO, BaCO3 vì không phản ứng với HNO3 để thể hiện tính oxi hóa.
• C loại BaO vì BaO là oxit bazơ, phản ứng trung hòa với HNO3.
• D loại Fe2O3 vì Fe2O3 là oxit sắt(III) không bị oxi hóa thêm bởi HNO3.

3Mg + 8HNO3 → 3Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O

HNO3 + 3H2S → 4H2O + 2NO + 3S

C + 4HNO3 → CO2 + 4NO2 + 2H2O

3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO↑ + 14H2O

Fe(OH)2 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 3H2O

Câu 2. Hòa tan một lượng FexOy bằng H2SO4 loãng dư được dung dịch X. Biết X vừa có khả năng làm mất màu dung dịch thuốc tím, vừa có khả năng hòa tan được bột Cu. Oxit sắt đó là:

A. FeO

B. Fe2O3

C. Fe3O4

D. A hoặc B

Đáp án: C

Giải thích:

Khả năng hòa tan Cu là tính chất của muối Fe(III), khả năng làm mất màu dung dịch thuốc tím là tính chất của muối Fe(II). FexOy hòa tan trong H2SO4 loãng tạo ra đồng thời muối Fe(III) và muối Fe(II) là sắt từ oxit Fe3O4.

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

Cu + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + 2FeSO4

Câu 3. Hòa tan một oxit sắt FexOy bằng một lượng H2SO4 loãng vừa đủ thu được dung dịch A. Dung dịch A hòa tan hoàn toàn được bột Cu tạo thành dung dịch có màu xanh lam và cũng hấp thụ được khí clo tạo thành dung dịch có màu vàng nâu nhạt. Xác định công thức phân tử của sắt oxit.

A. Fe3O4

B. FeO

C. Fe2O3

Đáp án: A

Giải thích:

Tương tự câu 2, oxit sắt phải tạo ra cả Fe2+ và Fe3+ khi tác dụng với H2SO4 loãng, do đó là Fe3O4.

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

Cu + Fe2(SO4)3 → CuSO4 + 2FeSO4

6FeSO4 + 3Cl2 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl2.

Câu 4. Hòa tan hết m gam Fe bằng 400ml dung dịch HNO3 1M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch chứa 26,44 gam chất tan và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là:

A. 7,84

B. 6,12

C. 5,60

D. 12,24

Đáp án: A

Giải thích:

nHNO3 = 0,4 mol

Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O (1)

Nếu chỉ xảy ra phản ứng (1), khối lượng chất tan giảm đi, nhưng theo đề bài, khối lượng chất tan là 26,44 gam > 0,4*63 = 25,2 gam nên xảy ra phản ứng hòa tan Fe dư:

2Fe3+ + Fe → 3Fe2+ (2)

Phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn,

nFe(1) = 1/4nHNO3 = 0,1 mol

=> mFe(1) = 5,6 gam => mFe(2) = 26,44 – 0,1.242 = 2,24 gam

mFe = 5,6 + 2,24 = 7,84 gam

Câu 5. Câu phát biểu nào dưới đây là đúng?

A. Thép là hợp kim của Fe không có C và có một ít S, Mn, P, Si.

B. Thép là hợp kim của Fe có từ 0,01 – 2% C và một ít Si, Mn, Cr, Ni.

C. Thép là hợp kim của Fe có từ 2-5% C và một ít S, Mn, p, Si.

D. Thép là hợp kim của Fe có từ 5-10% C và một lượng rất ít Si, Mn, Cr, Ni.

Đáp án: B

Câu 6. Dãy các chất và dung dịch nào sau đây khi lấy dư có thể oxi hóa Fe thành Fe (III)?

A. HCl, HNO3 đặc, nóng, H2SO4 đặc, nóng

B. Cl2, HNO3 nóng, H2SO4 đặc, nguội

C. bột lưu huỳnh, H2SO4 đặc, nóng, HCl

D. Cl2, AgNO3, HNO3 loãng

Đáp án: D

Giải thích:

• Loại A vì Fe tác dụng với HCl tạo ra muối sắt (II): Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
• Loại B vì Fe bị thụ động trong H2SO4 đặc, nguội
• Loại C vì Fe tác dụng với HCl tạo ra muối sắt (II): Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
• Đáp án D đúng:

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3

Fe + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 3Ag

Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Câu 7. Dung dịch FeSO4 làm mất màu dung dịch nào sau đây?

A. Dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4

B. Dung dịch KMnO4 trong môi trường H2SO4

C. Dung dịch Br2

D. Dung dịch KMnO4 trong môi trường H2SO4, Dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4; Dung dịch Br2

Đáp án: D

Giải thích:

Các dung dịch KMnO4/ H2SO4; K2Cr2O7/ H2SO4; Br2 đều là các chất oxi hóa => Fe2+ sẽ có phản ứng oxi hóa khử làm mất màu các dung dịch trên:

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

6FeSO4 + K2Cr2O7+ 7H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O

2 FeSO4 + Br2 + 3H2O → Fe2O3 + 2HBr + 2 H2SO4

Câu 8. Để a gam bột Fe trong không khí một thời gian, thu được 9,6 gam chất rắn X. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch Y và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của). Cho dung dịch NaOH dư vào Y, thu được kết tủa, Lọc kết tủa rồi nung ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi, thu được 12,0 gam chất rắn. Số mol HNO3 đã phản ứng là:

A. 0,75.

B. 0,65.

C. 0,55.

D. 0,45.

Đáp án: C

Giải thích:

(a gam Fe + O) → 9,6 gam X (Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4)

+HNO3 → dd Y (Fe3+,H+,NO3- ) + NO)

Y + NaOH (dư) → Fe(OH)3 → Fe2O3 (12 gam)

=> nFe2O3 = 12/160 = 0,075 mol => nFe = 2nFe2O3 = 0,15 mol => a = 0,1556 = 8,4 gam

mO = 9,6 – 8,4 = 1,2 gam => nO = 1,2/16 = 0,075 mol

Fe → Fe3+ + 3e O + 2e → O2-

0,15 0,15 0,45 0,075 0,15

N+5 + 3e → N+2

0,1 0,3 0,1

=> Số mol HNO3 là: nHNO3 = nN(trong muối) + nN(trong NO) = 3nFe3+ + nNO = 30,15 + 0,1 = 0,55 mol

Câu 9. Dãy kim loại tác dụng được HNO3 đặc nguội:

A. Ag, Al, Zn, Cu

B. Ag, Zn, Cu, Mg

C. Fe, Cu, Mg, Zn

D. Mg, Cu, Fe, Zn

Đáp án: B

Giải thích:

Fe, Al, Cr không tác dụng với HNO3 đặc nguội vì bị thụ động.

3Ag + 4HNO3 → 3AgNO3 + NO + 2H2O

3Zn + 8HNO3 → 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

3Mg + 8HNO3 → 3Mg(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Câu 10. Hòa tan 15,6 gam hỗn hợp bột Al và Mg trong dung dịch HCl dư. Sau phản ứng khối lượng dung dịch acid tăng thêm 14 gam. Khối lượng nhôm và magie trong hỗn hợp đầu là:

A. 2,7 gam và 1,2 gam

B. 5,4 gam và 2,4 gam

C. 5,8 gam và 3,6 gam

D. 10,8 gam và 4,8 gam

Đáp án: D

Giải thích:

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: mH2 = 15,6 – 14 = 1,6 gam => nH2 = 1,6/2 = 0,8 mol

Gọi nAl = x, nMg = y

Khi tham gia phản ứng Al nhường 3 e, Mg nhường 2 e và H2 thu về 2 e, ta có hệ phương trình:

3x + 2y = 2nH2 = 2*0,8 = 1,6 (1)

27x + 24y = 15,6 (2)

Giải phương trình (1), (2) ta có x = 0,4 mol và y = 0,2 mol

=> mAl = 270,4 = 10,8 gam và mMg = 240,2 = 4,8 gam

Alt: Hình ảnh minh họa phản ứng giữa kim loại và axit.

8. FAQ – Các Câu Hỏi Thường Gặp Về Phản Ứng Hno3 + Feo

Dưới đây là một số câu hỏi thường gặp liên quan đến phản ứng giữa HNO3 và FeO, cùng với câu trả lời ngắn gọn và súc tích:

Câu 1: Phản ứng giữa FeO và HNO3 có phải là phản ứng oxi hóa khử không?

Trả lời: Có, đây là phản ứng oxi hóa khử, trong đó FeO là chất khử và HNO3 là chất oxi hóa.

Câu 2: Sản phẩm của phản ứng giữa FeO và HNO3 là gì?

Trả lời: Sản phẩm chính là Fe(NO3)3, NO và H2O.

Câu 3: Tại sao khí NO lại hóa nâu ngoài không khí?

Trả lời: Vì NO tác dụng với oxi trong không khí tạo thành NO2 có màu nâu.

Câu 4: HNO3 đặc có phản ứng với FeO không?

Trả lời: Có, nhưng phản ứng có thể khác biệt so với HNO3 loãng do tính oxi hóa mạnh hơn của HNO3 đặc.

Câu 5: Phản ứng giữa FeO và HNO3 có ứng dụng gì trong thực tế?

Trả lời: Ứng dụng trong điều chế muối sắt(III) nitrat, làm chất xúc tác, xử lý nước và trong nông nghiệp.

Câu 6: Điều kiện nào cần thiết để phản ứng giữa FeO và HNO3 xảy ra hoàn toàn?

Trả lời: Đảm bảo nồng độ HNO3 đủ lớn, tỷ lệ mol phù hợp và khuấy đều hỗn hợp phản ứng.

Câu 7: Làm thế nào để cân bằng phương trình phản ứng giữa FeO và HNO3?

Trả lời: Sử dụng phương pháp thăng bằng electron hoặc phương pháp đại số.

Câu 8: Có thể dùng chất nào khác thay thế HNO3 để phản ứng với FeO không?

Trả lời: Có, có thể sử dụng các chất oxi hóa mạnh khác như H2SO4 đặc nóng hoặc dung dịch thuốc tím.

Câu 9: Tại sao dung dịch sau phản ứng giữa FeO và HNO3 lại có màu vàng hoặc nâu?

Trả lời: Do sự có mặt của ion Fe3+ trong dung dịch.

Câu 10: Phản ứng giữa FeO và HNO3 có gây ô nhiễm môi trường không?

Trả lời: Có, khí NO và NO2 có thể gây ô nhiễm không khí, cần có biện pháp xử lý phù hợp.

9. Tìm Hiểu Thêm Về Hóa Học Tại CAUHOI2025.EDU.VN

Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn đầy đủ thông tin về phản ứng giữa HNO3 và FeO. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào khác hoặc muốn tìm hiểu thêm về các chủ đề hóa học khác, đừng ngần ngại truy cập website CAUHOI2025.EDU.VN của chúng tôi. Tại đây, bạn sẽ tìm thấy vô số tài liệu, bài viết và các khóa học hữu ích, giúp bạn nâng cao kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực hóa học.

CAUHOI2025.EDU.VN tự hào là nguồn thông tin đáng tin cậy và dễ hiểu cho mọi người yêu thích hóa học. Chúng tôi luôn nỗ lực cung cấp những nội dung chất lượng nhất, được biên soạn bởi đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm.

Địa chỉ: 30 P. Khâm Thiên, Thổ Quan, Đống Đa, Hà Nội, Việt Nam

Số điện thoại: +84 2435162967

Trang web: CAUHOI2025.EDU.VN

Đừng bỏ lỡ cơ hội khám phá thế giới hóa học đầy thú vị cùng CAUHOI2025.EDU.VN!

10. Lời Kêu Gọi Hành Động (CTA)

Bạn vẫn còn thắc mắc về phản ứng giữa HNO3 và FeO? Bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về các phản ứng hóa học khác? Hãy truy cập ngay CAUHOI2025.EDU.VN để khám phá kho tàng kiến thức hóa học phong phú và đa dạng. Đặt câu hỏi của bạn và nhận được câu trả lời chi tiết từ các chuyên gia của chúng tôi. CauHoi2025.EDU.VN luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn trên con đường chinh phục kiến thức!

(Từ khóa LSI: phản ứng hóa học, oxit sắt, axit nitric, phương trình hóa học, cân bằng phản ứng)