Giải chi tiết Câu 12.19 Bài 12. Phản ứng oxi hóa – khử và ứng dụng trong cuộc sống (trang 44, 45, 46) – SBT Hóa 10 Chân trời sáng tạo. Tham khảo: Viết phương trình oxi hóa – khử.
Câu hỏi/Đề bài:
Nitric acid (HNO3) là hợp chất vô cơ, trong tự nhiên, được hình thành trong những con mưa giông kèm sấm chớp. Nitric acid là một acid độc, ăn mòn và dễ gây chảy là một trong những tác nhân gây ra mưa acid.
Thực hiện thí nghiệm xác định công thức của một oxide của kim loại sắt bằng nitric acid đặc nóng, thu được 2,479 lít (đkc) khí màu nâu là nitrogen dioxide. Phần dung dịch đem cô cạn thì được 72,6 g Fe(NO3)3. Giả sử phản ứng không tạo thành các sản phẩm khác (biết 1 mol khí chiếm 24,79 lít đo ở đkc 25°C, 1 bar).
a) Viết phản ứng và cân bằng bằng phương pháp thăng bằng electron.
b) Xác định công thức của iron oxide.
Hướng dẫn:
– Viết phương trình oxi hóa – khử
– Tính số mol của các chất từ đó tính thể tích dung dịch KMnO4 1 M đã phản ứng
Lời giải:
a) – Đặt công thức hóa học của iron oxide là FexOy
– \({n_{N{O_2}}}\) = \(\frac{{2,479}}{{24,79}}\) = 0,1 mol; \({n_{Fe{{(N{O_3})}_3}}}\) = \(\frac{{72,6}}{{242}}\) = 0,3 mol
– Bước 1: \(F{e_x}{O_y} + {\rm{ }}H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} \to Fe{\left( {N{O_3}} \right)_3} + {\rm{ }}\mathop N\limits^{ + 4} {O_2} + {\rm{ }}{H_2}O\)
=> FexOy là chất khử, HNO3 là chất oxi hóa
– Bước 2:
+ Quá trình oxi hóa: \((\mathop {F{e_x}}\limits^{} \mathop {{O_y}}\limits^{} \mathop )\limits^0 \to x\mathop {Fe}\limits^{ + 3} + y\mathop O\limits^{ – 2} + (3x – 2y)e\)
+ Quá trình khử: \(\mathop N\limits^{ + 5} + 1e \to \mathop N\limits^{ + 4} \)
– Bước 3:
|
1x |
\((\mathop {F{e_x}}\limits^{} \mathop {{O_y}}\limits^{} \mathop )\limits^0 \to x\mathop {Fe}\limits^{ + 3} + y\mathop O\limits^{ – 2} + (3x – 2y)e\) |
|
(3x-2y)x |
\(\mathop N\limits^{ + 5} + 1e \to \mathop N\limits^{ + 4} \) |
– Bước 4: \(F{e_x}{O_y} + {\rm{ }}\left( {6x – 2y} \right)HN{O_3} \to xFe{\left( {N{O_3}} \right)_3} + {\rm{ }}\left( {3x – 2y} \right)N{O_2} + {\rm{ }}\left( {3x – y} \right){H_2}O\)
– Ta có phương trình:
FexOy + (6x-2y)HNO3 -> xFe(NO3)3 + (3x-2y)NO2 + (3x-y)H2O
\(\frac{{0,1x}}{{3x – 2y}}\)
=> \(\frac{{0,1x}}{{3x – 2y}}\) = 0,3 => \(\frac{x}{y}\) = \(\frac{3}{4}\)
=> Công thức của iron oxide là Fe3O4