Phản ứng Fe + HNO3 Loãng: Phương Trình, Điều Kiện và Hiện Tượng

Phản ứng giữa sắt (Fe) và axit nitric loãng (HNO3) là một phản ứng oxi hóa – khử quan trọng trong chương trình Hóa học phổ thông. Bài viết này sẽ cung cấp kiến thức toàn diện về phương trình phản ứng Fe + HNO3 Loãng, điều kiện phản ứng, hiện tượng quan sát được và một số bài tập vận dụng có lời giải chi tiết.

Mở đầu: Sắt là kim loại hoạt động trung bình, có khả năng phản ứng với nhiều chất, trong đó có axit nitric. Khi Fe tác dụng với HNO3 loãng, sản phẩm tạo thành không chỉ là muối sắt nitrat (Fe(NO3)3) mà còn có khí nitơ oxit (NO) và nước (H2O). Phản ứng này được ứng dụng rộng rãi trong thực tế và thường xuất hiện trong các đề thi. Website THPT Hồng Ngự 1 sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về phản ứng này.

Nội dung chính:

1. Phương Trình Phản Ứng Fe + HNO3 Loãng

Phương trình hóa học cân bằng của phản ứng Fe + HNO3 loãng như sau:

Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

Trong phản ứng này:

• Fe là chất khử, bị oxi hóa từ số oxi hóa 0 lên +3.
• HNO3 là chất oxi hóa, bị khử từ số oxi hóa +5 (trong N) xuống +2 (trong NO).

2. Điều Kiện Phản Ứng

Phản ứng Fe + HNO3 loãng diễn ra ở điều kiện thường, không cần nhiệt độ hay áp suất đặc biệt.

Lưu ý: Sắt không phản ứng với HNO3 đặc nguội do bị thụ động hóa. Một lớp oxit sắt mỏng, bền được hình thành trên bề mặt sắt, ngăn cản phản ứng xảy ra.

3. Hiện Tượng Phản Ứng

Khi cho Fe vào dung dịch HNO3 loãng, ta quan sát thấy:

• Miếng sắt tan dần.
• Dung dịch chuyển sang màu vàng nâu do sự hình thành của Fe(NO3)3.
• Có khí không màu (NO) thoát ra. Khí NO khi tiếp xúc với không khí sẽ bị oxi hóa thành NO2 có màu nâu đỏ.

2NO (không màu) + O2 → 2NO2 (nâu đỏ)

Hình ảnh minh họa phản ứng Fe + HNO3 loãng

4. Cơ Chế Phản Ứng

Phản ứng Fe + HNO3 loãng diễn ra theo cơ chế oxi hóa – khử. Sắt nhường electron cho ion nitrat (NO3-) trong HNO3. Quá trình này được chia thành các bước sau:

• Bước 1: Oxi hóa Fe: Fe → Fe3+ + 3e
• Bước 2: Khử HNO3: NO3- + 4H+ + 3e → NO + 2H2O

5. Bài Tập Vận Dụng

Câu hỏi 1: Cho 5,6 gam Fe tác dụng với HNO3 loãng dư. Tính thể tích khí NO (đktc) thu được.

Lời giải:

• nFe = 5,6/56 = 0,1 mol
• Theo phương trình phản ứng: nNO = nFe = 0,1 mol
• VNO = 0,1 * 22,4 = 2,24 lít

Câu hỏi 2: Tại sao Fe không tác dụng với HNO3 đặc nguội?

Lời giải: Fe không tác dụng với HNO3 đặc nguội vì Fe bị thụ động hóa bởi HNO3 đặc nguội.

Kết luận

Phản ứng Fe + HNO3 loãng là phản ứng oxi hóa – khử quan trọng, cần nắm vững phương trình, điều kiện phản ứng và hiện tượng để vận dụng giải quyết các bài tập. Hy vọng bài viết trên website THPT Hồng Ngự 1 đã cung cấp cho bạn kiến thức bổ ích về chủ đề này.

Sơ đồ điều chế NO trong phòng thí nghiệm