Phản ứng Fe3O4 H2SO4 là một quá trình hóa học quan trọng và đa dạng ứng dụng trong công nghiệp, nghiên cứu. Phản ứng này được ứng dụng trong việc sản xuất hợp chất sắt, chất tẩy, phân bón và xử lý nước. Tính chất độc đáo của “Fe3O4 H2SO4” đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu với tiềm năng đóng góp tích cực vào các lĩnh vực ứng dụng và phát triển bền vững.
Lý thuyết về FE3O4 H2SO4
Phương trình phản ứng Fe3O4 tác dụng với H2SO4 loãng
Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O
Điều kiện phản ứng Fe3O4 tác dụng với H2SO4 loãng
Nhiệt độ
Cách tiến hành phản ứng Fe3O4 tác dụng với H2SO4 loãng
Cho oxit sắt từ tác dụng với dung dịch axit H2SO4 loãng
Hiện tượng sau phản ứng Fe3O4 ra Fe2(SO4)3
Chất rắn màu nâu đen Sắt III oxit (Fe3O4) tan dần
Nội dung mở rộng FE3O4 H2SO4
Khái niệm axit sunfuric
Axit sunfuric có công thức là H2SO4, tồn tại dưới dạng chất lỏng trong suốt không màu, không mùi và không bay hơi. Hóa chất này được đánh giá là cực mạnh, nặng hơn nước và có thể hòa tan vào nước ở mọi tỷ lệ. H2SO4 được dùng chủ yếu trong các ngành công nghiệp hay để làm chất xúc tác phản ứng hóa học.
Các bạn có thể dễ dàng tìm được axit sunfuric ở bất kỳ nơi đâu. Mà dễ thấy và nhận biết nhất là ở trong nước mưa. Nếu bị dính nước mưa và có cảm giác rát, khó chịu thì là do tác dụng của loại axit này.
Cho đến thời điểm hiện tại, chưa tìm được mẫu H2S04 tinh khiết trên Trái Đất mà chỉ tồn tại dưới dạng chất lỏng có chứa nhiều tạp chất. Và vì vậy mà axit sunfuric nguyên chất chỉ được điều chế từ các phản ứng hóa học.
Cấu tạo của H2S04
Tính chất vật lý của H2SO4
Có hai loại Axit sunfuric lỏng và đặc. Mỗi loại sẽ có tính chất vật lý và tính chất hóa học riêng biệt. H2SO4 đặc hay lỏng đều tồn tại dưới dạng chất lỏng, không màu, không mùi và không vị, có đặc tính là khó bay hơi và tan vô hạn trong nước.
Axit Sunfuric đặc nổi bật với khả năng hút nước cực kỳ mạnh và tỏa nhiệt lượng lớn. Vì vậy hãy lưu ý không cho nước vào axit mà chỉ được phép cho ngược lại vào nước để tránh trường hợp bị bỏng khi nước tác dụng với axit. Ngoài ra, còn có thể pha loãng H2SO4 ra để lỏng hơn. Nhưng bạn nhớ thực hiện đúng quy trình hướng dẫn ở trên để không gặp nguy hiểm.
Tính chất hóa học của H2SO4
Axit Sunfuric là một loại axit cực kỳ mạnh nên có đầy đủ các tính chất hóa học của một loại axit thông thường. H2SO4 lỏng có những tính chất hóa học đặc trưng sau đây:
- Làm quỳ tím chuyển đỏ
- Phản ứng được với các kim loại, muối, bazơ, oxit bazơ tạo ra những chất, hợp chất hóa học như mong muốn.
Axit sunfuric đặc có cùng các tính chất hóa như axit sunfuric lỏng. Ngoài ra, còn một số đặc trưng riêng đó là:
- Thêm đồng vào thì dung dịch sản phẩm sau khi tác dụng với kim loại sẽ đổi sang màu xanh
- Có tính háo nước rất mạnh.
Tính chất hóa học của H2SO4
Ứng dụng của Axit Sunfuric
Axit Sunfuric được ứng dụng rất rộng rãi như trong công nghiệp sản xuất phân bón, luyện kim, xử lý nước thải,…
Loại axit này có mặt trong hầu như tất cả các ngành công nghiệp như: luyện kim, phẩm nhuộm, giấy, chất tẩy rửa, sợi. Ước tính hằng năm có tới hơn 160 triệu tấn H2SO4 được sản xuất phục vụ các ngành công nghiệp này.
Một ứng dụng khác khá phổ biến nữa của H2SO4 là dùng làm phân bón. Đây là một trong những thành phần quan trọng nhất dùng sản xuất các loại phân bón Phosphate, Canxi dihydrogen, Amoni Sunfat, Amoni Phosphate.
H2SO4 là chất hóa học cốt lõi dùng để điều chế Al(OH)2 – một thành phần không thể thiếu khi xử lý nước thải. Hợp chất này có vai trò lọc các tạp chất, khử mùi và cân bằng độ pH cho nước. Đặc biệt còn rất quan trọng bởi giúp loại bỏ các kim loại nặng trong nước như Mg, Ca, giúp phòng tránh và giảm nguy cơ nước nhiễm phèn.
Ứng dụng của Axit Sunfuric
Một số điều cần lưu ý khi sử dụng Axit sunfuric
Axit Sunfuric cực kỳ mạnh, vì vậy khi sử dụng chất hóa học này, các bạn cần đặc biệt chú ý những điều sau đây:
- Tuyệt đối không được tiếp xúc trực tiếp với H2SO4 nguyên chất hay kể cả đã được pha loãng. Bởi nó sẽ gây tình trạng bỏng rất nặng, có thể dẫn đến mù lòa nếu bắn vào mắt…Những vật dụng làm từ chất liệu vải hay giấy sẽ bốc cháy nếu tiếp xúc với H2SO4 nên cần bảo quản thật cẩn thận.
- Khi tiến hành pha H2SO4 chỉ được đổ axit vào nước và không làm theo chiều ngược lại. Phải đổ từ từ axit vào nước, nếu không sẽ gây hiện tượng phun trào và bắn axit cực kỳ nguy hiểm.
- Phải lựa chọn mua axit sunfuric tại những địa điểm uy tín, chất lượng để đảm an toàn, chất lượng khi sử dụng.
- Nhớ học thuộc những thông tin về các nguyên tố thành phần trong bảng nguyên tố hoá học.
Lưu ý khi sử dụng H2SO4
Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Hoà tan oxit sắt từ (Fe3O4) vào dung dịch H2SO4 loãng dư thu được dung dịch A. Tìm phát biểu sai
- Cho KOH dư vào dung dịch A thu được kết tủa để lâu ngoài không khí kết tủa có khối lượng tăng lên
- Dung dịch A tác dụng được với AgNO3
- Dung dịch A làm nhạt màu thuốc tím
- Dung dịch A không thể hòa tan Cu
Đáp án D
Phương trình phản ứng
Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O
Dung dịch A gồm 2 muối ion Fe2+ và Fe3+.
Fe2+ làm nhạt màu thuốc tím; Fe3+ hòa tan được Cu:
Cu + 2Fe3+ → 2Fe2+ + Cu2+;
Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + A
A + KOH cho 2 kết tủa Fe(OH)2; Fe(OH)3.’
FeSO4 + 2KOH → Fe(OH)2 + K2SO4
Fe2(SO4)3 + KOH → 2Fe(OH)3 + K2SO4
Để lâu ngoài không khí Fe(OH)2 hóa thành Fe(OH)3
Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O → Fe(OH)3
Câu 2. Sắt tác dụng với H2O ở nhiệt độ cao hơn 750oC thì tạo ra H2 và sản phẩm rắn là
- FeO
- Fe2O3
- Fe3O4
- Fe(OH)2
Đáp án D
Câu 3. Chất nào dưới đây phản ứng với Fe tạo thành hợp chất Fe(II)?
- Cl2
- dung dịch HNO3 loãng
- dung dịch AgNO3 dư
- dung dịch HCl đặc
Đáp án D
- 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
- Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO+ 2H2O
- Fe + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 3Ag
- Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Câu 4. Dãy các chất dung dịch nào đây khi lấy dư có thể oxi hóa Fe thành Fe (III)?
- HCl, HNO3 đặc, nóng, H2SO4 đặc, nóng
- Cl2, HNO3 nóng, H2SO4 đặc, nóng nguội
- Bột lưu huỳnh, H2SO4 đặc, nóng, HCl
- Cl2, AgNO3, HNO3 loãng
Đáp án D
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Fe + 3AgNO3 → Fe(NO3)3 + 3Ag
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Câu 5. Dung dịch FeSO4 không làm mất màu dung dịch nào sau đây?
- Dung dịch KMnO4 trong môi trường H2SO4
- Dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường H2SO4
- Dung dịch Br2
- Dung dịch CuCl2
Đáp án D
- Mất màu tím
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
- Mất màu da cam (K2Cr2O7)
6FeSO4 + K2Cr2O7 + 7H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
- Màu màu dung dịch Brom
6FeSO4 + 3Br2 → 2Fe2(SO4)3 + 2FeBr3
Câu 6. Hoà tan hết cùng một lượng Fe trong dung dịch H2SO4 loãng (dư) và dung dịch H2SO4 đặc, nóng (dư) thì các thế tích khí sinh ra lần lượt là V1 và V2 (đo ở cùng điều kiện). Liên hệ giữa V1 và V2 là
- V1 = V2
- V1 = 2V2
- V2 = 1,5V1.
- V2 =3 V1
Đáp án C
Fe + H2SO4 loãng → FeSO4 + H2
1 mol → 1 mol
2Fe + 6H2SO4 đặc → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
1 mol → 1,5 mol
Nên V2 = 1,5V1
Câu 7. Hòa tan hoàn toàn 2,8 gam hỗn hợp FeO, Fe2O3 và Fe3O4 cần vừa đủ V ml dung dịch HCl 1M , thu được dung dịch X.
Cho từ từ dung dịch NaOH dư vào dung dịch X thu được kết tủa Y. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 3 gam chất rắn. Tính V?
- 87,5ml
- 125ml
- 62,5ml
- 175ml
Đáp án A
FeO, Fe2O3, Fe3O4 + HCl → FeCl2, FeCl3 + NaOH, toC Fe2O3
Coi hỗn hợp ban đầu gồm Fe, O.
nFe = 2nFe2O3 = 0,0375 mol
⇒ nO = (28 – 0,0375. 56) / 16 = 0,04375
Bảo toàn nguyên tố O → nH2O = nO = 0,04375
Bảo toàn nguyên tố H: nHCl = 2nH2O = 0,0875 mol → V = 87,5 ml.
Câu 8. Nguyên tắc luyện thép từ gang là
- dùng O2 oxi hóa các tạp chất C, Si, P, S, Mn,.. trong gang để thu được thép.
- dùng chất khử CO khử oxit sắt thành sắt ở nhiệt độ cao
- dùng CaO hoặc CaCO3 để khử tạp chất Si, P, S, Mn,.. trong gang để thu được thép.
- tăng thêm hàm lượng cacbon trong gang để thu được thép
Đáp án A Nguyên tắc luyện thép từ gang là giảm hàm lượng các tạp chất C, Si, P, S, Mn, … có trong gang bằng cách oxi hóa các tạp chất đó thành oxit rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép.
Câu 9. Cho sơ đồ phản ứng sau: Fe → muối X1 → muối X2 → muối X3 → Fe
X1, X2, X3 là các muối của sắt (II)
Theo thứ tự X1, X2, X3 lần lượt là:
- FeCO3, Fe(NO3)2, FeSO4
- FeS, Fe(NO3)2, FeSO4
- Fe(NO3)2, FeCO3, FeSO4
- FeCl2, FeSO4, FeS
Đáp án C
Fe + Cu(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Cu
Fe(NO3)2 + Na2CO3 → FeCO3 + 2NaNO3
FeCO3 + H2SO4 → FeSO4 + CO2 + H2O
FeSO4 + Na2S → FeS + Na2SO4
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S
………………………
Phương trình hóa học Fe3O4 + H2SO4 là một trong những phản ứng quan trọng và có ứng dụng đa dạng trong ngành công nghiệp và nghiên cứu khoa học. Phản ứng này đã được áp dụng trong sản xuất hợp chất sắt, chất tẩy, phân bón và xử lý nước. Tính chất độc đáo của Fe3O4 H2SO4 đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, nhà sản xuất với tiềm năng đóng góp tích cực vào các lĩnh vực ứng dụng và phát triển bền vững.
Xem thêm:
