Hóa học ứng dụng - Phương pháp tìm nhanh CTPT FexOy

Nội dung text: Hóa học ứng dụng - Phương pháp tìm nhanh CTPT FexOy

1. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 1 (109) 2010 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
2. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 1 (109) 2010 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
3. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 1 (109) 2010 PHƯƠNG PHÁP TÌM NHANH CTPT FeXOY Tác giả: Hĩa Học Mỗi Ngày I- CƠ SỞ LÝ THUYẾT Để xác định nhanh CTPT của oxit FexOy trong các bài tập trắc nghiệm Hĩa học ta cĩ thể dựa vào nội dung định luật “thành phần khơng đổi”: Với một hợp chất cho trước, dù được điều chế theo phương pháp nào thì tỷ lệ về số mol, tỷ lệ về khối lượng hay tỷ lệ về thể tích giữa các thành phần nguyên tố tạo nên hợp chất là những hằng số tối giản Xét hợp chất FexOy thì ta luơn cĩ: m 56x x n Fe và Fe mO 16y y nO Khi đĩ: x - Nếu =1 → FexOy là: FeO y x 2 - Nếu = → FexOy là: Fe2O3 y 3 x 3 - Nếu = → FexOy là: Fe3O4 y 4 Một số lưu ý: - Nếu oxit sắt (FexOy) tác dụng với H2SO4 đặc, HNO3 khơng giải phĩng khí đĩ là Fe2O3. - Đối với FeO và Fe3O4 cĩ đặc điểm là 1 mol phân tử thì nhường đúng 1 mol electron: +2 +3 Fe(FeO) Fe + 1e +8 3 +3 3Fe(Fe3 O 4 ) 3Fe + 1e - Khi giải bài tập dạng này, ta thường kết hợp các phương pháp: bảo tồn electron, bảo tồn nguyên tố, bảo tồn khối lượng và tăng giảm khối lượng, - Đơi khi ta cĩ thể giải bằng cách xét 3 khả năng của FexOy là: FeO, Fe2O3, Fe3O4 rồi dựa vào dữ kiện của bài tìm đáp án phù hợp. II- MỘT SỐ BÀI TẬP Câu 1: Khử hồn tồn 16g bột oxit sắt bằng CO ở nhiệt độ cao, sau khi phản ứng kết thúc, khối lượng chất rắn giảm 4,8g. Cơng thức oxit sắt đã dùng là: A. FeO B. Fe3O4 C. Fe2O3 D. Tất cả đều sai Hướng dẫn Khối lượng giảm đi chính là khối lượng của oxi trong oxit FexOy. Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
4. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 1 (109) 2010 4,8 Ta cĩ: mO(FexOy) = 4,8 (gam) → nO(FexOy) = 0,3(mol ) 16 16 - 4,8 nFe(FexOy) = 0,2(mol ) 56 x 0,2 2 →  Fe O . Chọn C y 0,3 3 2 3 Câu 2: Hịa tan hồn tồn 6,4 gam một hỗn hợp Fe và FexOy vào dung dịch HCl dư thì thu được 2,24 lit H2(đktc). Nếu đun hỗn hợp trên khử bằng H2 dư thì thu được 0,2 gam H2O. Cơng thức oxit sắt là: A. Fe2O3 B. FeO C. Fe3O4 D. FexOy Hướng dẫn Chỉ cĩ Fe tác dụng với dung dịch HCl mới giải phĩng khí nên: nFe = n(H2) = 0,1 (mol) → mFexOy = 6,4 – 0,1.56 = 0,8 (g) 0,2 1 Khi khử hỗn hợp bằng H2 thì: nO(FexOy) = n(H2O) = ()mol 18 90 16*1 0,8 - 90 1 x → nFe(FexOy) = ()mol → 1  FeO . Chọn B 56 90 y Câu 3: Để hịa tan 4 gam FexOy cần 52,14 ml dd HCl 10%(D=1,05g/ml). Xác định cơng thức phân tử FexOy. A. Fe2O3 B. FeO C. Fe3O4 D. Fe2O3 và FeO Hướng dẫn 52,14*1,05*0,1 Ta cĩ: n+ = n = 0,15(mol ) H HCl 36,5 2- + Phản ứng thực chất là: O + 2H → H2O 0,075 ← 0,15(mol) 4 - 0,075*16 x 0,05 2 nFe(FexOy) = 0,05(mol ) →  Fe O Chọn A 56 y 0,075 3 2 3 Câu 4: Hịa tan 10gam hỗn hợp gồm Fe và FexOy bằng HCl được 1,12 lít H2(đktc). Cũng lượng hỗn hợp này nếu hịa tan hết bằng HNO3 đặc nĩng được 5,6 lít NO2(đktc). Tìm FexOy? A. FeO B. Fe3O4 C. Fe2O3 D. Khơng xác định được Hướng dẫn Chỉ cĩ Fe tác dụng với dung dịch HCl mới giải phĩng khí nên: 1,12 nFe = n(H2) = 0,05 (mol) → mFexOy = 10 – 0,05.56 = 7,2 (g) 22,4 Khi cho hỗn hợp tác dụng với HNO3: Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
5. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 1 (109) 2010 0 3+ 0,05 Fe Fe + 3e +8 3 +3 a 3Fe 3Fe + 1e +5 +4  0,25 N + 1e N Bảo tồn electron: 0,05.3 + a = 0,25 → a = 0,1 7,2 M(FexOy) = 72 FeO . Chọn A 0,1 Câu 5: (TSCĐ Khối A – 2007) Cho 4,48 lít khí CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nĩng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hồn tồn. Khí thu được sau phản ứng cĩ tỉ khối so với hiđro bằng 20. Cơng thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng là: A. FeO;75% B. Fe2O3;75% C. Fe2O3;65% D. Fe3O4;75% Hướng dẫn CO : x (mol) Khí sau phản ứng là hỗn hợp: CO2 : 0,2 - x (mol) Quy tắc đường chéo: 0,2-x CO2 44  n 0,2 x 12 40 CO2 3 x 0,05 nCO x 4 x CO 28  0,15*100 → %V(CO2) = 75% 0,2 8 - 0,15*16 nO(FexOy) = n(CO2) = 0,2 – 0,05 = 0,15 (mol) → nFe(FexOy) = 0,1(mol ) 56 x 0,1 2 →  Fe O Chọn B y 0,15 3 2 3 Câu 6: Cho 0,01 mol một hợp chất của sắt tác dụng hết với H2SO4 đặc nĩng (dư) thốt ra 0,112 lit khí SO2(đktc) (là sản phẩm khử duy nhất). Cơng thức của hợp chất sắt đĩ là: A. FeS B.FeS2 C. Fe2O3 D. Fe3O4 Hướng dẫn +6 +4 S + 2e S Ta cĩ: 0,112 0,01  0,005(mol ) 22,4 Số mol hợp chất = số mol electron trao đổi → 1 mol hợp chất chỉ nhường 1mol electron. Do đĩ ta chọn Fe3O4 → Chọn D Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
6. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 1 (109) 2010 Câu 7: Hịa tan hịan tồn một oxit FexOy bằng dung dịch H2SO4 đặc nĩng(vừa đủ) thu đựợc 2,24 lít khí SO2 (đktc) và 120 gam muối. Xác định cơng thức oxit kim loại? A. FeO B. Fe3O4 C. Fe2O3 D.Khơng xác định được Hướng dẫn +6 +4 S + 2e S 2,24 0,2  0,1(mol ) 22,4 Nhận xét: số mol oxit FexOy là 0,2 (mol) → nFe(FexOy) = 0,2.x 120 Ta cĩ: n = 0,3(mol ) n ( Fe )0,3*2 0,6( mol ) Fe2 (SO 4 ) 3 400 Bảo tồn nguyên tố Fe: 0,2.x = 0,6 → x = 3 → Fe3O4 → Chọn B Câu 8: Dùng CO dư để khử hồn tịan m gam bột sắt oxit (FexOy) dẫn tịan bộ lượng khí sinh ra đi thật chậm qua 1 lít dung dịch Ba(OH)2 0,1M thì vừa đủ và thu được 9,85gam kết tủa. Mặt khác hịa tan tịan bộ m gam bột sắt oxit trên bằng dd HCl dư rồi cơ cạn thì thu được 16,25gam muối khan. m cĩ giá trị là bao nhiêu gam? Và cơng thức oxit (FexOy). A. 8 gam; Fe2O3 B. 15,1gam, FeO C. 8 gam; FeO D. 11,6gam; Fe3O4 Hướng dẫn nBa(OH)2 = 0,1 (mol) 9,85 n(BaCO3) = 0,05(mol ) 197 Ta thấy: n(BaCO3) < nBa(OH)2 → Cĩ 2 pư xảy ra: CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 0,1 ← 0,1(mol) 0,1 BaCO3 + CO2 + H2O → Ba(HCO3)2 0,05 → 0,05 Số mol CO2 pư: 0,1 + 0,05 = 0,15 (mol) Hoặc ta nhẩm: nCO2 = 2nBa(OH)2 – nBaCO3 = 2.0,1 – 0,05 = 0,15 (mol) → nO(FexOy) = nCO2 = 0,15 (mol) Khi oxit FexOy tác dụng với HCl tạo muối clorua: O2- → 2Cl- 0,15 → 0,3(mol) → mFe = 16,25 – 0,3.35,5 = 5,6 (g) → m = mFe + mO = 5,6 + 0,15.16 = 8(g) x 0,1 2 →  Fe O → Chọn A y 0,15 3 2 3 Bài 9: Để khử hồn tồn 6,4g một oxit kim loại cần 0,12mol khí H2. Mặt khác lấy lượng kim loại tạo thành cho tan hồn tồn trong dung dịch H2SO4 lỗng thì thu được 0,08 mol H2. Cơng thức oxit kim loại là: Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
7. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 1 (109) 2010 A. CuO B. Al2O3 C. Fe3O4 D. Fe2O3 Hướng dẫn H2 / CO HCl/H 2 SO 4 Oxit KL  (1) KL  (2) H2 Nhận xét: Đây là dạng BT quen thuộc trong các kỳ thi nên chúng ta cần chú ý: + Oxit KL bị khử bởi H2/CO phải là oxit của KL đứng sau Al + KL tác dụng với dung dịch HCl/H2SO4 → H2 phải đứng trước H trong dãy hoạt động hĩa học + Số mol H2 (hoặc CO) (1) Số mol H2(2) → Oxit của KL đa hĩa trị. Do đĩ: Ta loại A và B → oxit là FexOy 6,4 16*0,12 x 2 → 56  Fe O → Chọn D y 0,12 3 2 3 Bài 10: Khử hồn tồn 4,06g một oxit kim loại bằng CO ở nhiệt độ cao thành kim loại. Dẫn tồn bộ khí sinh ra vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy tạo 7g kết tủa. Nếu lấy lượng kim loại sinh ra hồ tan hết trong dung dịch HCl dư thì thu được 1,176lit H2(đktc). Cơng thức oxit kim loại là: A. FeO B. Fe3O4 C. Fe2O3 D. ZnO Hướng dẫn 7 1,176 Ta cĩ: nCO2 = nCaCO3 = 0,07(mol ) nH2 = 0,0525(mol ) → Oxit FexOy 100 22,4 nO(FexOy) = nCO2 = 0,07 4,06 16*0,07 nFe(FexOy) = 0,0525(mol ) 56 x 0,0525 3 →  Fe O → Chọn B y 0,07 4 3 4 Bài 11 : Hịa tan hồn tồn a gam FexOy bằng dd H2SO4 đậm đặc nĩng vừa đủ , cĩ chứa 0,075 mol H2SO4 thu được b gam một muối cĩ 168 ml khí SO2 (đktc) duy nhất thốt ra . a/ Trị số của b là : A. 9g B. 8g C. 6g D. 12g b)Trị số a gam FexOy là : A. 1,08g B.2,4g C.4,64g D. 3,48g c) Cơng thức của FexOy là : A. FeO B. Fe2O3 C.Fe3O4 D. Khơngxác định được Hướng dẫn 2- 2- a/ Gốc SO4 trong axit sau phản ứng nằm dạng gốc SO4 trong muối và dạng SO2 nên: Bảo tồn nguyên tố lưu huỳnh: nS(H2SO4) = nS(muối) + nS(SO2) Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com
8. Tạp chí Hóa học & Ứng dụng SỐ 1 (109) 2010 168 0,0675 → nS(muối) = 0,075 - = 0,0675 (mol) → n = 0,0225(mol ) 1000.22,4 Fe2 (SO 4 ) 3 3 Khối lượng muối = 0,0225*400 = 9 (g) → Chọn A b/ Ta cĩ: Số mol H2SO4 = số mol H2O = 0,075 (mol) Theo ĐLBTKL: m(FexOy) + m(H2SO4) = m(muối) + m(SO2) + m(H2O) → m(FexOy) = 9 + 0,0075.64 + 0,075.18 – 98.0,075 = 3,48 (g) → Chọn D c/ nFe(FexOy) = 0,0225.2 = 0,045 (mol) 3,48 0,045*56 nO(FexOy) = 0,06(mol ) 16 x 0,045 3 →  Fe O → Chọn C y 0,06 4 3 4 Biên soạn: HĨA HỌC MỖI NGÀY Website: www.hoahocmoingay.com FB Fanpage & Youtube: Hĩa Học Mỗi Ngày Email: hoahocmoingay.com@gmail.com