Bài 12.19 trang 44, 45, 46 SBT Hóa 10 - Chân trời sáng tạo: Nitric acid (HNO3) là hợp chất vô cơ, trong tự nhiên, được hình thành trong những con mưa giông kèm sấm chớp...

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.

Phương pháp giải :

- 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 chi tiết:

a) - Đặt công thức hóa học của iron oxide là Fe_xO_y

- \({n_{N{O_2}}}\) = \(\frac{{2,479}}{{24,79}}\) = 0,1 mol; \({n_{Fe{{(N{O_3})}_3}}}\) = \(\frac{{72,6}}{{242}}\) = 0,3 mol

- Bước 1: \(F{e_x}{O_y} + {\rm{ }}H\mathop N\limits^{ + 5} {O_3} \to Fe{\left( {N{O_3}} \right)_3} + {\rm{ }}\mathop N\limits^{ + 4} {O_2} + {\rm{ }}{H_2}O\)

=> Fe_xO_y 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:

- 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:

Fe_xO_y + (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