Phản ứng giữa FeS HNO3 (Axit nitric)

Nội Dung

Khi FeS (sulfua sắt(II)) phản ứng với HNO₃ (axit nitric), một phản ứng oxi hóa khử xảy ra, tạo thành muối sắt(III) nitrat (Fe(NO₃)₃), dioxit lưu huỳnh (SO₂) và nước. Phản ứng này là một ví dụ của phản ứng giữa sulfua kim loại và axit mạnh.

Phương trình phản ứng

$$FeS + 6HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3H_2O + SO_2$$

Chi tiết phản ứng

1. Chất tham gia:

   • FeS (sulfua sắt(II)): Đây là một hợp chất chứa sắt trong dạng sắt(II) và lưu huỳnh, có tính chất kém tan trong nước và dễ phản ứng với axit mạnh.
   • HNO₃ (axit nitric): Là một axit mạnh, có tính oxi hóa mạnh mẽ và có khả năng phân ly hoàn toàn trong nước, cung cấp ion H⁺ cho phản ứng.

2. Phản ứng xảy ra:

   • Sulfua sắt (FeS) tác dụng với axit nitric (HNO₃) tạo thành muối Fe(NO₃)₃, khí SO₂ (dioxit lưu huỳnh), và nước (H₂O).
   • Phản ứng này còn có thể tạo ra NO₂ (dioxid nitrogen), tùy thuộc vào điều kiện của phản ứng (như nồng độ của axit nitric).

Phương trình chi tiết

$$FeS + 6HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3H_2O + SO_2$$

Trong phản ứng này:

• FeS (sulfua sắt) tác dụng với axit nitric, oxy hóa sắt(II) thành sắt(III) và giải phóng khí SO₂ (dioxit lưu huỳnh) trong khi lưu huỳnh bị oxi hóa.
• Fe(NO₃)₃ là muối sắt(III) nitrat, có tính tan trong nước.

Bài tập liên quan

Bài tập 1:
Viết phương trình phản ứng khi 5g FeS phản ứng với HNO₃ 3M. Tính thể tích axit nitric cần thiết để phản ứng hết 5g FeS.

Hướng dẫn giải:

1. Tính số mol của FeS:

   $$n_{FeS} = \frac{5}{87.87} = 0.057 \text{ mol}$$ 

2. Tính số mol HNO₃ cần thiết:
   Theo phương trình phản ứng, tỷ lệ mol FeS và HNO₃ là 1:6. Vì vậy, số mol HNO₃ cần thiết là:

   $$n_{HNO₃} = 6 \times 0.057 = 0.342 \text{ mol}$$ 

3. Tính thể tích HNO₃ cần thiết (với C = 3M):

   $$V_{HNO₃} = \frac{n_{HNO₃}}{C} = \frac{0.342}{3} = 0.114 \text{ L} = 114 \text{ mL}$$ 

Bài tập 2:
Khi 10g FeS phản ứng với axit nitric 2M, tính khối lượng Fe(NO₃)₃ thu được.

Hướng dẫn giải:

1. Tính số mol của FeS:

   $$n_{FeS} = \frac{10}{87.87} = 0.114 \text{ mol}$$ 

2. Tính số mol Fe(NO₃)₃ thu được:
   Theo phương trình phản ứng, số mol Fe(NO₃)₃ thu được bằng số mol FeS, nên:

   $$n_{Fe(NO_3)_3} = 0.114 \text{ mol}$$ 

3. Tính khối lượng Fe(NO₃)₃:

   • Molar mass of Fe(NO₃)₃ = 55.85 + 3(14.01 + 3×16) = 241.86 g/mol
   $$m_{Fe(NO_3)_3} = 0.114 \times 241.86 = 27.6 \text{ g}$$ 

>> xem thêm axit nitric HNO3: https://blog.mienbacchem.com/2024/12/axit-nitric-hno3.html

Ứng dụng của phản ứng

1. Sản xuất muối sắt(III) nitrat (Fe(NO₃)₃):

   • Fe(NO₃)₃ được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất các hợp chất sắt khác, bao gồm Fe₂O₃ (oxit sắt), sử dụng trong ngành sản xuất thép và kim loại sắt.

2. Ứng dụng trong hóa học phân tích:

   • Muối Fe(NO₃)₃ có thể được dùng trong các thí nghiệm phân tích để xác định sự hiện diện của các ion sắt(III) hoặc trong các phản ứng tạo kết tủa.

3. Sản xuất khí SO₂:

   • Phản ứng này tạo ra SO₂, có thể được thu thập và sử dụng trong sản xuất axit sulfuric (H₂SO₄) hoặc trong các ngành công nghiệp khác như sản xuất lưu huỳnh và chế biến hóa chất.

Lưu ý khi thực hiện phản ứng

1. An toàn khi làm việc với axit nitric (HNO₃):

   • Axit nitric là một axit mạnh và có tính oxi hóa mạnh. Nó có thể gây bỏng da và mắt. Cần sử dụng găng tay bảo vệ, kính bảo hộ, và áo bảo hộ khi làm việc với axit nitric.
   • HNO₃ có thể tạo ra NO₂ và SO₂, những khí độc, do đó cần đảm bảo khu vực làm việc có thông gió tốt hoặc thực hiện phản ứng trong tủ hút khí độc.

2. An toàn khi làm việc với sulfua sắt (FeS):

   • FeS có thể gây kích ứng da và mắt. Khi phản ứng với axit, phản ứng có thể sinh ra khí độc, do đó cần thực hiện trong môi trường có hệ thống thông gió.

3. Khí SO₂ (dioxit lưu huỳnh) là khí độc, có thể gây tổn thương đường hô hấp. Nên tránh hít phải khí này trong suốt quá trình thực hiện phản ứng.

4. Bảo quản:

   • FeS cần được bảo quản trong điều kiện khô ráo, tránh tiếp xúc với ẩm hoặc các axit mạnh khác.
   • Axit nitric nên được bảo quản trong các bình chứa chuyên dụng, tránh tiếp xúc với kim loại dễ bị ăn mòn.

Tóm tắt:

Phản ứng giữa FeS và HNO₃ tạo thành Fe(NO₃)₃, SO₂, và nước. Phản ứng này có ứng dụng trong việc sản xuất muối sắt(III) nitrat và khí SO₂. Cần lưu ý về tính chất ăn mòn và độc hại của axit nitric, cũng như khí SO₂ và NO₂ sinh ra trong phản ứng.