Phản ứng Fe3O4 + CO dư ra Fe thuộc loại phản ứng oxi hóa khử đã được cân bằng chính xác và chi tiết nhất. Bên cạnh đó là một số bài tập có liên quan về Fe3O4 có lời giải, mời các bạn đón xem:
Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2 ↑
1. Phương trình hoá học của phản ứng CO tác dụng với Fe3O4
Fe3O4+4CO→t°3Fe+4CO2↑
Cách lập phương trình hoá học:
Bước 1: Xác định các nguyên tử có sự thay đổi số oxi hoá, từ đó xác định chất oxi hoá – chất khử:
Fe3+8/3O4+C+2O→t°Fe+C+4O2↑
Chất khử: CO; chất oxi hoá: Fe3O4.
Bước 2: Biểu diễn quá trình oxi hoá, quá trình khử
– Quá trình oxi hoá: C+2→C+4+ 2e
– Quá trình khử: 3Fe+8/3+3.83e→3Fe0
Bước 3: Tìm hệ số thích hợp cho chất khử và chất oxi hoá
4×1×C+2→C+4+ 2e3Fe+8/3 + 3.83e → 3 Fe0
Bước 4: Điền hệ số của các chất có mặt trong phương trình hoá học. Kiểm tra sự cân bằng số nguyên tử của các nguyên tố ở hai vế.
Fe3O4+4CO→t°3Fe+4CO2↑
2. Điều kiện để Fe3O4 tác dụng với CO
Phản ứng giữa oxit sắt từ và CO diễn ra ở điều kiện nhiệt độ cao.
3. Cách tiến hành thí nghiệm
Dẫn khí CO vào ống nghiệm đã để sẵn Fe3O4 nung nóng.
4. Hiện tượng phản ứng
Phản ứng có thoát ra khí CO2, khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng giảm so với ban đầu.
5. Mở rộng về cacbon oxit (CO)
5.1. Cấu tạo phân tử và tính chất vật lí
– Cấu tạo của CO là C ≡ O (trong đó có 1 liên kết thuộc kiểu cho – nhận).
– CO là chất khí, không màu, không mùi, không vị, tan rất ít trong nước và rất bền với nhiệt, hóa lỏng ở -191,5oC, hóa rắn ở -205,2oC.
– CO là khí độc vì nó kết hợp với hemoglobin ở trong máu tạo thành hợp chất bền làm cho hemoglobin mất tác dụng vận chuyển khí O2.
5.2. Tính chất hóa học
– CO là oxit trung tính (oxit không có khả năng tạo muối) ⇒ không tác dụng với nước, dung dịch bazơ và dung dịch axit ở nhiệt độ thường.
– CO là chất khử mạnh:
+ Tác dụng với các phi kim
Thí dụ:
2CO + O2 →to 2CO2
CO + Cl2 → COCl2 (photgen)
+ CO khử oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao).
Thí dụ:
3CO + Fe2O3 →to 3CO2 + 2Fe
CO + CuO →to CO2 + Cu
Chú ý: Dựa trên các tính chất hóa học này mà CO được ứng dụng để làm nhiên liệu khí, hay dùng trong luyện kim để khử các oxit kim loại.
5.3. Điều chế
a. Trong phòng thí nghiệm
– Đun nóng formic acid (HCOOH) khi có mặt H2SO4 đặc.
Phương trình hóa học:
HCOOH →H2SO4 dac, to CO + H2O
b. Trong công nghiệp
– Khí CO được điều chế theo hai phương pháp:
+ Cho hơi nước đi qua than nung đỏ:
C + H2O ⇄~1050Co CO + H2
⇒ Hỗn hợp khí tạo thành được gọi là khí than ướt. Ngoài CO (chiếm khoảng 44%), H2 còn có các khí khác như CO2, N2,…
+ Trong các lò gas, thổi không khí qua than nung đỏ:
Ở phần dưới của lò: C + O2 →to CO2↑
Khí CO2 đi qua lớp than nung đỏ: CO2 + C →to 2CO
⇒ Hỗn hợp khí thu được gọi là khí lò gas (khí than khô). Trong khí lò gas, CO thường chiếm khoảng 25%, ngoài ra còn có CO2, N2,…
6. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1:Cho luồng khí CO dư đi qua hỗn hợp gồm CuO, Al2O3, ZnO, Fe2O3, nung nóng, đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp rắn có chứa đồng thời
A. Al2O3, Zn, Fe, Cu
B. Al2O3, ZnO, Fe, Cu
C. Al, Zn, Fe, Cu
D. Cu, Al, ZnO, Fe
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
CO khử các oxit của kim loại sau Al trong dãy hoạt động hóa học.
→ Hỗn hợp rắn thu được gồm: Cu, Al2O3, Zn, Fe.
Câu 2:Cho dãy các chất sau: CO2, CO, SiO2, NaHCO3, NH4Cl. Số chất trong dãy tác dụng với dung dịch NaOH loãng ở nhiệt độ thường là:
A. 2.
B. 3.
C. 4.
D. 5.
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
Các chất thỏa mãn là CO2, NaHCO3 và NH4Cl.
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O
NH4Cl + NaOH → NH3↑ + NaCl + H2O
Chú ý: SiO2 chỉ phản ứng với dung NaOH đặc nóng hoặc NaOH nóng chảy.
Câu 3: Hấp thụ hoàn toàn 0,16 mol CO2 vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,05M được kết tủa X và dung dịch Y. Khi đó khối lượng dung dịch Y so với khối lượng dung dịch Ca(OH)2 ban đầu sẽ là:
A. tăng 3,04g.
B. tăng 7,04g.
C. giảm 3,04g.
D. giảm 7,04g.
Hướng dẫn giải:
Đáp án A
nCO2=0,16 mol; nCa(OH)2=0,1 mol→1<nCO2nCa(OH)2=1,6<2
→ Dung dịch Y chỉ có muối Ca(HCO3)2 và kết tủa X là CaCO3
→n↓=nOH−−nCO2=0,1.2−0,16=0,04 mol
→m↓=0,04.100=4 gam
mCO2=0,16.44=7,04 gam>m↓
→ Dung dịch sau phản ứng tăng 3,04 gam.
Câu 4:Dẫn từ từ CO2 đến dư vào dung dịch Ca(OH)2, hiện tượng quan sát được là
A. có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, kết tủa không tan.
B. không có hiện tượng gì trong suốt quá trình thực hiện.
C. lúc đầu không thấy hiện tượng, sau đó có kết tủa xuất hiện.
D. có kết tủa, lượng kết tủa tăng dần, sau đó kết tủa tan.
Hướng dẫn giải:
Đáp án D
Dẫn từ từ CO2 đến dư vào dung dịch Ca(OH)2 xảy ra phản ứng:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
CO2 + CaCO3 + H2O → Ca(HCO3)2
Hiện tượng quan sát được: Dung dịch xuất hiện kết tủa trắng tăng dần đến cực đại, sau đó kết tủa tan dần đến hết.
Câu 5: Hấp thụ hoàn toàn 1,568 lít CO2 (đktc) vào 500 ml dung dịch NaOH 0,16M thu được dung dịch X. Thêm 250 ml dung dịch Y gồm BaCl2 0,16M và Ba(OH)2 aM vào dung dịch X thu được 3,94g kết tủa và dung dịch Z. Giá trị của a là:
A. 0,015.
B. 0,02.
C. 0,03.
D. 0,04.
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
nCO2=0,07 mol; nNaOH=0,08 mol; nBa(OH)2=0,25a molnBaCl2=0,04 mol; nBaCO3 ↓=0,02 mol
→∑nOH−=0,08+0,5a (mol)
Nhận thấy: n↓<nCO2<nBaCl2
→ Dung dịch Z chứa Na+:0,08 molHCO3−Cl−:0,08 molBa2+
Bảo toàn nguyên tố C:
nHCO3−=0,07−0,02=0,05 mol
→∑nOH−=2nCO2+nHCO3−→0,08+0,5a=0,09 →a=0,02 mol
Câu 6:Cho luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp X gồm Fe và FexOy, nung nóng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 64 gam chất rắn Y trong ống sứ và 11,2 lít hỗn hợp khí có tỉ khối so với hiđro là 20,4. Giá trị của m là
A. 65,6.
B. 72,0.
C. 70,4.
D. 66,5.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Sử dụng phương pháp đường chéo:
nCOnCO2=44−20,4.220,4.2−28=14 và nhỗn hợp khí = 0,5 mol
→nCO=0,1 mol; nCO2=0,4 mol
→ nO oxit = nCO2=0,4 mol
→ mX = 64 + 0,4.16 = 70,4 gam
Câu 7:Cho khí CO2 vào lượng dư dung dịch nào sau đây sẽ tạo kết tủa?
A.MgCl2.
B. Ca(OH)2.
C. Ca(HCO3)2.
D.NaOH.
Hướng dẫn giải:
Đáp ánB
A và C không phản ứng → loại.
D. CO2 + 2NaOHdư → Na2CO3 + H2O → loại.
B. CO2 + Ca(OH)2 dư → CaCO3↓ + H2O
Câu 8:Khí sinh ra trong trường hợp nào sau đây không gây ô nhiễm không khí ?
A. Quá trình đun nấu, đốt lò sưởi trong sinh hoạt.
B. Quá trình quang hợp của cây xanh.
C. Quá trình đốt nhiên liệu trong động cơ ô tô.
D. Quá trình đốt nhiên liệu trong lò cao.
Hướng dẫn giải:
Đáp ánB
A. Khi đun nấu, đốt lò sưởi trong sinh hoạt sinh ra khí CO, CO2
→ gây ô nhiễm không khí
B. Quá trình quang hợp của cây xanh sinh ra khí oxi:
6CO2 + 6H2O →clorophinas C6H12O6 + 6O2
→ không gây ô nhiễm không khí
C. Đốt nhiên liệu trong động cơ ô tô sinh ra khí SO2, H2S, CO2, NOx, …
→ gây ô nhiễm không khí
D. Đốt nhiên liệu trong lò cao sinh ra khí SO2, H2S, CO2, NOx,…
→ gây ô nhiễm không khí
Câu 9: Dẫn 8,96 lít khí CO (đktc) qua 13,44 gam hỗn hợp rắn gồm Fe3O4, Fe2O3 và CuO nung nóng, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam rắn X và hỗn hợp khí Y có tỉ khối so với He bằng 9. Giá trị của m là
A. 9,68 gam.
B. 10,24 gam.
C. 9,86 gam.
D. 10,42 gam.
Hướng dẫn giải:
Đáp ánB
Ta có: hỗn hợp khí Y gồm khí CO và CO2
→ nCO+nCO2=nCOban ®Çu=8,9622,4=0,4 mol
Bảo toàn khối lượng ta có:
mCO+mhỗn hợp chất rắn = mX+mY
→ mX = 0,4.28 + 13,44 – 0,4.9.4 = 10,24 gam
Câu 10: Về mùa đông, một số người quen dùng bếp than tổ ong để sưởi ấm ở trong phòng kín dẫn đến bị tử vong. Hỏi khí nào chủ yếu gây nên hiện tượng đó?
A. Cl2
B. CO
C. CO2
D. SO2, Cl2 và SO2
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
CO là sản phẩm tạo thành khi đốt cháy than (C) trong điều kiện thiếu không khí. CO gây độc do nó cạnh tranh với nguyên tử oxi trong hồng cầu.
→ Khi hít phải 1 lượng lớn khí CO sẽ gây tử vong.
Câu 11: Để phòng nhiễm độc CO, là khí không màu, không mùi, rất độc người ta dùng chất hấp thụ là
A. copper (II) oxide và mangan oxit.
B. copper (II) oxide và than hoạt tính.
C. than hoạt tính.
D. copper (II) oxide và magnesium oxide.
Hướng dẫn giải:
Đáp án B
– CuO loại bỏ CO bằng cách tác dụng trực tiếp CO:
CuO + CO → Cu + CO2
– Than hoạt tính loại bỏ CO bằng cách hấp thụ mạnh CO.
Câu 12: CO2 không cháy và không duy trì sự cháy nhiều chất nên được dùng để dập tắt các đám cháy. Tuy nhiên, CO2 không dùng để dập tắt đám cháy nào dưới đây?
A. đám cháy do xăng, dầu.
B. đám cháy nhà cửa, quần áo.
C. đám cháy do magie hoặc nhôm.
D. đám cháy do khí ga.
Hướng dẫn giải:
Đáp án C
Các kim loại mạnh như Mg, Al,..có thể cháy trong khí CO2
2Mg + CO2 →tO2MgO + C
4Al + 3CO2 →tO2Al2O3 + 3C
Do đó không dùng CO2 để dập tắt đám cháy do Mg, Al.
Xem thêm các phương trình hóa học hay khác:
- Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 ↑
- Fe3O4 + 2C → 3Fe + 2CO2 ↑
- Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O
- 4Fe3O4 + O2 → 6Fe2O3
- 3Fe3O4 + 8Al → 4Al2O3 + 9Fe
- Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
- Fe3O4 +4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O
- 2Fe3O4 +10H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + 10H2O + SO2 ↑
- 3Fe3O4 + 28HNO3 → 14H2O +NO ↑ + 9Fe(NO3)3
- Fe3O4 + 10HNO3 → 5H2O + NO2 ↑+ 3Fe(NO3)3
- 3Fe3O4 + 8H3PO4 → 12H2O + Fe3(PO4)2 + 6FePO4
- 2Fe3O4 + Cl2 + 16HCl → 8H2O + 6FeCl3
- Fe3O4 + Cu + 8HCl → 3FeCl2 + 4H2O + CuCl2
- 2Fe3O4 +Cl2 + 9H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + 2HCl + 8H2O
- Fe3O4 + 4H2O → Fe(OH)2 ↓ + 2Fe(OH)3 ↓
- 6Fe3O4 + 2KNO3 + 56KHSO4 → 9Fe2(SO4)3 + 28H2O +2NO ↑ + 29K2SO4
- Fe3O4 + 8HI → 4H2O + I2 ↓+ 3FeI2
- Fe3O4 +8HBr → 4H2O + FeBr2 + 2FeBr3
- Phương trình nhiệt phân: 2Fe3O4 → 6FeO + O2 ↑
