Lý thuyết và bài tập Hóa học 12 - Bài 12: Sắt và hợp chất của sắt (Có đáp án và lời giải)

Nội dung text: Lý thuyết và bài tập Hóa học 12 - Bài 12: Sắt và hợp chất của sắt (Có đáp án và lời giải)

1. SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT LÝ THUYẾT - BÀI TẬP ĐỦ CÁC DẠNG A. LÝ THUYẾT I. Cấu tạo của Fe: 56 2 2 6 2 6 6 2 26 Fe :1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s . 2+ 56 2 2 6 2 6 6 Fe : 26 Fe :1s 2s 2p 3s 3p 3d 3+ 56 2 2 6 2 6 5 Fe : 26 Fe :1s 2s 2p 3s 3p 3d II.Tính chất hố học : Cĩ tính khử và sản phẩm tạo thành cĩ thể Fe2+, Fe3+. a. Phản ứng với phi kim. - Phản ứng phi kim trung bình ,yếu (S,I2, ) Fe + S t0 FeS Fe + I2 FeI2 - Phản ứng với phi kim mạnh (Cl2,Br2. . .) 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 2Fe + 3Br2 2FeBr3 - Khi phản ứng với oxy trong khơng khí ẩm hoặc nước giàu oxy, Fe tạo thành Fe(OH)3: to 4Fe + 6H2O + 3O2  4Fe(OH)3 - Khi đốt cháy sắt trong khơng khí : to 3Fe + 2O2  Fe3O4 b. Phản ứng với axit - Phản ứng với axit oxi hố bởi ion H+ (HCl, H2SO4 lỗng ) Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Fe + H2SO4 lỗng FeSO4 + H2 - Phản ứng với axit oxi hố bởi ion gốc axít (HNO3 và H2SO4 đặc) - sắt bị oxi hố lên mức cao nhất +3 to 2Fe + 6H2SO4  Fe2(SO4)3 + 3SO2+ 6H2O. to Fe + 4HNO3 lỗng  Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Chú ý: Fe, Al,( Cr, Ni ) khơng phản ứng được với HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội. c. Phản ứng với hơi H2O ở nhiệt độ cao: to 570o C Fe + H2O  FeO + H2 to 570o C 3Fe + 4H2O  Fe3O4 + 4H2 d. Phản ứng với dung dịch muối. Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu Fe + 2FeCl3 3FeCl2 e. Phản ứng với oxit:
2. to 2Fe + 3CuO  Fe2O3 + 3Cu. III. Điều chế: a. Trong phịng thí nghiệm: Dùng phương pháp thủy luyện( dùng kim loại cĩ tính khử mạnh hơn Fe để khử muối Fe2+, Fe3+). FeCl2 + Mg Fe + MgCl2. FeCl3 + Al AlCl3 + Fe b. Trong cơng nghiệp: Sắt được điều chế ở dạng gang thép qua quá trình phản ứng sau đây: O2 +CO +CO +CO oxi hố Quặng Sắt  Fe2O3  Fe3O4  FeO Fe( gang)  Fe( thép). t0 4000 600t0 8000C tạp chất C C Tên các quặng sắt: - Hematit đỏ: Fe2O3 khan. - Hematit nâu: Fe2O3.nH2O - Manhetit : Fe3O4 (là quặng giàu sắt nhất, nhưng hiếm cĩ trong tự nhiên) - Xiđerit : FeCO3 - Pirit : FeS2. to 4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2. to 4FeCO3 + O2  2Fe2O3 + 4CO2. IV. HỢP CHẤT SẮT: 1. Hợp chất Fe2+: Cĩ tính khử và tính oxi hố ( vì cĩ số oxi hố trung gian). a. Tính khử: 2+ 3+ Fe Fe : 2FeCl2 + Cl2 2FeCl3. b. Tính oxi hố: Fe2+ Fe. 1. FeCl2 + Mg Fe + MgCl2. to 2. FeO + CO  Fe + CO2 to 3. FeO + H2  Fe + H2O. 2. Hợp chất Fe3+. ( cĩ số oxi hố cao nhất) nên bị khử về Fe 2+ hay Fe tuỳ thuộc vào chất khử mạnh hay chất khử yếu. a. Fe3+ Fe2+: Cho Fe3+ phản ứng với kim loại từ Fe cho đến Cu trong dãy hoạt động của kim loại. 2FeCl3 + Fe 3FeCl2. 2FeCl3 + Cu 2FeCl2 + CuCl2. b. Fe3+ Fe: Cho Fe3+ phản ứng pứ với kim loại từ Mg đến Cr ( kim loại đứng trước Fe : khơng phải kim loại kiềm, Ba và Ca). FeCl3 + Al AlCl3 + Fe 2FeCl3 + 3Mg 3MgCl2 + 2Fe.
3. 3. Một số hợp chất quan trọng của Fe. a. Fe3O4 là một oxit hỗn hợp của FeO và Fe 2O3, vì thế khi phản ứng với axit ( khơng phải là 2+ 3+ H2SO4 đặc, hay HNO3) ta lưu ý tạo cả hai muối Fe và Fe . Fe3O4 + 8HCl FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O. b. Fe(OH)2: kết tủa màu trắng xanh, để lâu ngồi khơng khí hoặc khi ta khuấy kết tủa ngồi khơng khí thì phản ứng tạo kết tủa đỏ nâu Fe(OH)3. to 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)3. Khi nung Fe(OH)2 tuỳ theo điều kiện phản ứng: nung trong Fe(OH)2 chân khơng FeO + H2O. nung trong 4Fe(OH)2 + O2 khơng khí 3Fe2O3 + 4H2O V. HỢP KIM CỦA SẮT: 1. Gang: Là hợp kim sắt –cabon và một số nguyên tố khác: Hàm lượng Cacbon từ 2% 5%. * Sản xuất Gang: - Nguyên tắc: Khử Fe trong oxit bằng CO ở nhiệt độ cao ( phương pháp nhiệt luyện). Quá trình này diễn ra nhiều giai đoạn: Fe2O3 Fe3O4 FeO CO. 2. Thép: Thép là hợp kim Fe – C ( Hàm lượng C : 0,1 2%). * Sản xuất thép: - Nguyên tắc: Oxi hố các tạp chất cĩ trong gang ( Si, Mn, C, S, P) thành Oxit nhằm làm giảm hàm lượng của chúng. Chú ý: - Trong một số bài tập khi cho hh gồm 3 oxit sắt: + Nếu cho biết nFeO = nFe2O3 thì ta coi hh như chỉ cĩ Fe3O4 để giải (vì trong Fe3O4 thì nFeO = nFe2O3). + Nếu trong hh khơng cho biết điều này thì lúc này coi hh chỉ là FeO và Fe2O3 B. BÀI TẬP - TỪ DỄ ĐẾN KHĨ - Bài 1: Hồ tan 11,2g kim loại M trong dd HCl thu được 4,48 lít khí H2 (đktc). KL M là kim loại nào sau đây: A. Al B. Ca C. Mg D. Fe Bài 2: Cho 17,4 g hợp kim X gồm sắt, đồng, nhơm phản ứng hết với H2SO4 lỗng, dư thu được
4. 6,4 gam chất rắn và 9,856 lít khí Y (ở 27,3oC và 1 atm). Thành phần phần trăm theo khối lượng của sắt, đồng, nhơm trong hợp kim lần lượt là: ĐA: 32,18%, 36,79%, 31,03% Bài 3: Khi hồ tan cùng một lượng kim loại R vào dd HNO3 lỗng và dd H2SO4 lỗng thì thu được khí NO và H2 cĩ thể tích bằng nhau (đo ở cùng điều kiện). Biết rằng muối nitrat thu được cĩ khối lượng bằng 159,21% khối lượng muối sunfat. R là kim loại nào sau đây: A. Zn B. Al C. Fe D. Mg HD: giả sử kim loại chỉ cĩ hố trị n Viết nhanh 2 pt hoặc chỉ viết sơ đồ các chất liên quan từ pt và bài ra: nNO = nH2  nx/3 = nx/2 (vơ lí) Vậy kim loại R phải thể hiện hố trị khác nhau ở 2 pt (nếu trắc nghiệm cĩ thể suy là Fe) 3R + 4nHNO3 3R(NO3)n + nNO + 2nH2O x nx/3 2R + mH2SO4 R2(SO4)m + mH2 x mx/2 ta cĩ: nx/3 = mx/2 => n = 3 và m = 2 Từ pt KL => R = 56 Bài 4: . Nung 2,1 gam bột sắt trong bình chứa oxi, đến khi phản ứng xảy ra hồn tồn thu được 2,9g một oxit. Tìm CTPT của oxit sắt? HD: cĩ thể từ pthh lập pt hoặc tìm nO2 và lập pt => Fe3O4 Bài 5: . Đốt một lượng kim loại trong bình kín đựng khí clo thu được 32,5g muối clorua và nhận thấy thể tích khí clo giảm 6,72 lít (đktc). Tìm KL X Bài 6: . Khử một oxit sắt bằng CO ở nhiệt độ cao, phản ứng xong người ta thu được 0,84g Fe và 448ml CO2 (đktc). Tìm CT oxit sắt. HD: Fe3O4 Bài 7: . Hồ tan 3,04g hh bột kim loại Fe và Cu trong dd HNO3 lỗng dư, thu được 0,896 lít khí duy nhất NO (đktc). Thành phần % theo KL mỗi KL trong hh là? HD: 36,8% và 63,2% Bài 8: . Để sản xuất 800 tấn gang cĩ hàm lượng Fe là 95%, biết rằng trong quá trình sản xuất lượng sắt bị hao hụt là 1%. Tính khối lượng quặng manhetit chứa 80% Fe3O4 cần dùng. HD: 1325,16 tấn (các dạng bài này chỉ cần viết sơ đồ và dùng máy tính ấn sẽ ra được kết quả) Bài 9: . Hồ tan m gam oxit sắt cần 150ml dd HCl 3M, nếu khử tồn bộ m gam oxit sắt trên bằng CO nung nĩng, dư thu được 8,4g sắt. CTPT của oxit sắt là? HD: FexOy + 2yHCl xFeCl2y/x + y H2O a 2ya FexOy + yCO xFe + y CO2 a ax Ta cĩ: 2ay = 0,45
5. ax = 0,15 => x:y = 2 : 3 Bài 10: . Cho 20g hh Fe và Mg tác dụng hết với dd HCl thấy cĩ 11,2 lít (đktc) khí H2 thốt ra. Cơ cạn dd thu được bao nhiêu gam muối khan? HD: 55,5g (làm theo ĐLBTKL) Bài 11: . Ngâm 1 lá kim loại M cĩ khối lượng 50g trong dd HCl, sau phản ứng thu được 336ml khí H2 (đktc) thì khối lượng lá kim loại giảm 1,68%. Tìm KL M Bài 12: . Hồ tan hồn tồn một oxít FexOy bằng dd H2SO4 đặc, nĩng thu được 2,24 lít khí SO2 (đktc), phần dd đem cơ cạn thì thu được 120g muối khan. Tìm CT oxít sắt: HD: 2FexOy + (6x-2y)H2SO4 xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O  Fe3O4 Bài 13: . Cho một luồng hkí CO dư qua ống đựng a gam hh Fe3O4 và CuO nung nĩng đến phản ứng hồn tồn, ta thu được 1,16g hh 2 kim loại. Khí thốt ra cho vào bình đựng dd nước vơi trong dư thu được 2,5g kết tủa trắng. Tính a ĐA: 1,56 Bài 14: Hồ tan hồn tồn 2,175g hh 3 kim loại Zn, Mg, Fe vào dd HCl dư thấy thốt ra 1,344 lít khí H2 (đktc). Khi cơ cạn dd ta thu được bao nhiêu gam muối khan? ĐS: 6,435g Bài 15: .Khi cho 4,5g hh CuO và một oxit sắt cĩ số mol bằng nhau, tác dụng với H2 dư thu được 1,76g chất rắn. Nếu cho chất rắn trên vào dd HCl dư thì thu được 0,224 lít khí (đktc). Tìm CT oxit sắt HD: Từ nH2 => nFe => nCu => nCuO => nFexOy và mFexOy => MFexOy =>CT Fe2O3 Bài 16: Dùng quặng hematit chứa 90% Fe2O3 để sản xuất 1 tấn gang chứa 95% Fe. Biết hiệu suất quá trình sản xuất là 80%. Tính KL quặng cần dùng. ĐS: 1884,92 Kg Bài 17: . Dùng 100 tấn quặng Fe3O4 để luyện gang (95% Fe), cho biết hàm lượng Fe3O4 trong quặng là 80%, hiệu suất quá trình là 93%. Tính khối lượng gang thu được? ĐS: 56,712 tấn Bài 18: Cho khí CO tác dụng với 10g bột quặng hematit nung nĩng đỏ. Phản ứng xong lấy chất rắn cịn lại đem hồ tan trong dd H2SO4 lỗng dư thu được 2,24 lít khí H2 (đktc). Tính thành phần % theo KL của Fe2O3 trong quặng. ĐS; 80% Bài 19: Cho hh gồm 4,2g Fe và 6g Cu vào dd HNO3 thấy thốt ra 0,896 lít khí NO (đktc) duy nhất. Biết các phản ứng xảy ra hồn tồn. Tính khối lượng muối thu được? HD: Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + H2O (1) 0,04 0,04 0,04 Fe + 2Fe(NO3)3 Fe(NO3)2 (2) 0,02 0,04 0,06 Sau (1) và (2): nFe dư = 0,015 Do Fe dư nên Cu chưa phản ứng => mmuối = 180.0,06 = 10,8g
6. Bài 20: Cho một hh gồm 1,12g Fe và 0,24g Mg tác dụng với 250ml dd CuSO4. Phản ứng thực hiện xong, người ta thu được kim loại cĩ khối lượng 1,88g. Nồng độ mol của dd CuSO4 đã dùng là: HD: giả sử cả 2 KL đều hết =>mCu = 1,92>1,88 => Fe dư (Mg phản ứng trước) nFe p.ư = x => (1,12 – 56x) + 64x = 1,88 – 0,64 => x = 0,015 => ĐS: 0,1M Bài 21: Cho khí CO qua ống đựng a gam hh gồm CuO, Fe3O4, FeO, Al2O3 nung nĩng. Khí thốt ra được cho vào dd nước vơi trong dư thấy cĩ 30g kết tủa. Sau phản ứng, chất rắn trong ống sứ cĩ khối lượng 202g. Tính a ĐS: AD ĐLBTKL => a = 206,8g Bài 22: Cho 0,1 mol FeO tác dụng hồn tồn với dd H2SO4 lỗng được dd X. Cho 1 luồng khí Cl2 đi chậm qua dd X để phản ứng xảy ra hồn tồn, cơ cạn dd sau phản ứng thu được m gam muối khan. Tính m HD: 6FeSO4 + 3Cl2 2Fe2(SO4)3 + 2FeCl3 0,1 0,1/3 0,1/3 ĐS: 18,75 Bài 23: Hồ tan 4g hh gồm Fe và kim lạo X (hố trị II đứng trước H2 trong dãy hoạt động hố học) vào dd HCl dư thu được 2,24 lít H2 (đktc). Mặt khác để hồ tan 2,4g X cần dùng chưa đến 250ml dd HCl 1M. X là HD: Gọi 2 KL là M => M = 40 => X 19,2 nAg = 0,0307; nAgNO3 = 0,03 Ta thấy nAg > nAgNO3 (vơ lí vì nAgNO3 nAg) => A gồm Ag và Fe dư Pư xảy ra lần lượt: Al + 3AgNO3 3Ag x 3x 3x Fe + 2AgNO3 2Ag y 2y 2y gọi x, y, z lần lượt là số mol Al, Fe (pư), Fe dư 3x + 2y = 0,03 x = 0,009 108(3x + 2y) + 56z = 3,324 => y = 0,0015 27x + 56y + 56z = 0,411 z = 0,0015 Bài 25: Để khử 6,4g một oxit kim loại cần 2,688 lít khí H2 (đktc). Nếu lấy lượng kim loại đĩ cho tác dụng với dd HCl thì giải phĩng 1,792 lít khí H2 (đktc). KL đĩ là: HD: vì nH2 dùng để khử KL (= 0,12) khác nH2 sinh ra (= 0,08) => kim loại cĩ hố trị thay đổi. M2Ox + xH2
7. M yH2  x/y = 0,12/0,08 = 3/2 Khi đĩ: nM2O3 = 1/3nH2 = 0,04 => M = 160 (Fe) Bài 26: Một oxit kim loại cĩ cơng thức MxOy, trong đĩ M chiếm 72,41% khối lượng. Khử hồn tồn oxit này bằng khí CO thu được 16,8g kim loại M, Hồ tan hồn tồn lượng M bằng HNO3 đặc, nĩng thu được muối của M hố trị III và 0,9 mol khí NO2. CT của oxit là HD: MxOy xM M 3NO2 0,3 0,9 => M = 56 (Fe) =>x:y = 3:4 Bài 27: Hỗn hợp A dạng bột gồm Fe2O3 và Al2O3. Cho khí H2 dư tác dụng hồn tồn với 14,12 gam hỗn hợp A nung nĩng, thu được hỗn hợp chất rắn B. Hịa tan hết hỗn hợp B bằng dung dịch HCl thì thấy thốt ra 2,24(l) khí hiđro ở điều kiện tiêu chuẩn. Phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp A là: A. 60% Fe2O3 ; 40% Al2O3 B. 52,48% Fe2O3 ; 47,52% Al2O3 C. 40% Fe2O3 ; 60% Al2O3 D. 56,66% Fe2O3 ; 43,34% Al2O3 Bài 28: Cho luồng khí CO đi qua m gam Fe2O3 đun nĩng, thu được 39,2 gam hỗn hợp gồm bốn chất rắn là Fe và 3 oxit của nĩ, đồng thời cĩ hỗn hợp khí thốt ra. Cho hỗn hợp khí này hấp thụ vào dung dịch nước vơi trong cĩ dư, thì thu được 55 gam kết tủa. Trị số của m là: A. 48B. 64 C. 40D. Khơng xác định Bài 29: Hịa tan hết 17,84 gam hỗn hợp A gồm ba kim loại là sắt, bạc và đồng bằng 203,4 ml dung dịch HNO3 20% (cĩ khối lượng riêng 1,115 gam/ml) vừa đủ. Cĩ 4,032 lít khí NO duy nhất thốt ra (đktc) và cịn lại dung dịch B. Đem cơ cạn dung dịch B, thu được m gam hỗn hợp ba muối khan. Trị số của m là: A. 60,27g.B. 45,64 g. C. 51,32g D. 54,28g HD: ta luơn cĩ: nH2O = 1/2nHNO3 = 0,36 Theo ĐLBTKL: mmuối = 51,32g Bài 30: Khối lượng tinh thể FeSO4.7H2O cần dùng để thêm vào 198,4 gam dung dịch FeSO4 5% nhằm thu được dung dịch FeSO4 15% là: A) 65,4 gam B) 30,6 gam C) 50 gam D) Tất cả đều sai HD: C1: Dùng PP đường chéo. C2: so mol FeSO4.7H2O = x 9,92 152x Ta cĩ: 0,15 => 278x = 50 198,4 278x Bài 31: Hịa tan 6,76 gam hỗn hợp ba oxit: Fe3O4, Al2O3 và CuO bằng 100 ml dung dịch H2SO4 1,3M vừa đủ thu được dung dịch cĩ hịa tan các muối. Đem cơ cạn dung dịch, thu được m gam hỗn hợp các muối khan. Trị số của m là: A) 16,35 B) 17,16 C) 15,47D) 19,5. HD: nH2O = nH2SO4 AD ĐLBTKL Bài 32: Cho 6,48 gam bột kim loại nhơm vào 100 ml dung dịch hỗn hợp Fe2(SO4)3 1M và ZnSO4 0,8M. Sau khi kết thúc phản ứng, thu được hỗn hợp các kim loại cĩ khối lượng m gam.
8. Trị số của m là: A) 14,5 gamB) 16,4 gam C) 15,1 gam D) 12,8 gam HD: phản ứng xảy ra lần lượt 2Al + Fe2(SO4)3 Al2(SO4)3 + 2 Fe 0,2 0,1 0,2 2Al + 3ZnSO4 Al2(SO4)3 + 3Zn (0,24-0,2) 0,06 0,06 m = mFe + mZn Bài 33: Nung x mol Fe trong khơng khí một thời gian thu được 16,08 gam hỗn hợp H gồm 4 chất rắn: Fe và 3 oxit của nĩ. Hịa tan hết lượng hỗn hợp H trên bằng dung dịch HNO3 lỗng, thu được 672 ml khí NO duy nhất (đktc). Trị số của x là: A) 0,21B) 0,15 C) 0,24 D) Ko xác định HD: Đây là dạng bài tập đặc trưng ở phần sắt và phần PP bảo tồn e. Cĩ rất nhiều cách giải bài này. Dưới đây là cách sử dụng PP bảo tồn e 2- 3+ O2 + 4e O Fe – 3e Fe N+5 + 3e N+2 Theo ĐLBTKL: mO2 = 16,08 – 56x 16,08 56x Theo ĐLBT e: 3x = 3.0,03 + 4. => x = 0,21 32 Cách 2:nếu gặp dạng này ta cĩ thể sử dụng cơng thức sau để tính (rất nhanh và luơn đúng) mFe = 0,7mhh + 5,6ne (ne – là số e trao đổi = Số mol e của nitơ, S) như bài này ta cĩ : mFe = 0,7.16,08 + 5,6.(3.0,03) = 11,76  0,21 mol Bài 34: Để m gam bột Fe ngồi khơng khí một thời gian thu được 2,792 gam hỗn hợp A gồm 4 chất rắn: Fe và 3 oxit của nĩ. Hịa tan hết lượng hỗn hợp A trên bằng dung dịch HNO3 lỗng, thu được 380,8 ml khí NO duy nhất (đktc). Trị số của m là: HD: Theo CT => m = 2,24 Bài 35: Cho 19,5 gam bột kim loại kẽm vào 250 ml dung dịch Fe2(SO4)3 0,5M. Khuấy đều để phản ứng xảy ra hồn tồn. Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là: A) 9,8 gam B) 8,4 gamC) 11,375 gamD) 11,2 gam HD: Zn + Fe3+ Zn2+ + Fe2+ Zn(dư) + Fe2+ Zn2+ + Fe Bài 36: Đem nung hỗn hợp A, gồm hai kim loại: x mol Fe và 0,15 mol Cu, trong khơng khí một thời gian, thu được 63,2 gam hỗn hợp B, gồm hai kim loại trên và hỗn hợp các oxit của chúng. Đem hịa tan hết lượng hỗn hợp B trên bằng dung dịch H2SO4 đậm đặc, thì thu được 0,3 mol SO2. Trị số của x là: A) 0,6 molB) 0,4 mol C) 0,5 molD) 0,7 mol HD: AD ĐLBTKL => mO2 = 63,2 – 64.0,15 – 56x Fe Fe3+ + 3e O2 + 4e O2- Cu Cu2+ + 2e S+6 + 2e S+2
9. AD ĐLBT e: Bài 37: Hỗn hợp A chứa x mol Fe và y mol Zn. Hịa tan hết lượng hỗn hợp A này bằng dung dịch HNO3 lỗng, thu đựoc hỗn hợp khí gồm 0,06 mol NO, 0,01 mol N2O và 0,01 mol N2. Đem cơ cạn dung dịch sau khi hịa tan, thu được 32,36 gam hỗn hợp hai muối nitrat khan. Trị số của x, y là: A) x = 0,03; y = 0,11B) x = 0,1; y = 0,2 C) x = 0,07; y = 0,09 D) x= 0,04; y = 0,12 HD: Theo ĐL BTNT => số mol các muối = số mol kim loại tương ứng => lập phương trình khối lượng muối (1). Theo ĐLBT e => lập pt (2) (1) và (2) => x, y Bài 38: Cho m gam FexOy tác dụng với CO (t ). Chỉ cĩ phản ứng CO khử oxit sắt, thu được 5,76 gam hỗn hợp các chất rắn và hỗn hợp hai khí gồm CO2 và CO. Cho hỗn hợp hai khí trên hấp thụ vào lượng nước vơi trong cĩ dư thì thu được 4 gam kết tủa. Đem hịa tan hết 5,76 gam các chất rắn trên bằng dung dịch HNO3 lỗng thì cĩ khí NO thốt ra và thu được 19,36 gam một muối duy nhất. Trị số của m và cơng thức của FexOy là: A) 6,4 ; Fe3O4 B) 9,28 ; Fe2O3 C) 9,28 ; FeO D) 6,4 ; Fe2O3. HD: Ta cĩ nCO = nCO2 Theo ĐL BTKL => m = 5,76 + 44.0,04 – 28.0,04 = 6,4 Fex Fe xFe(NO3)3 0,08/x 0,08 0,08 x 2 (56x + 16y) =6,4 => x y 3 Bài 39: Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe, Fe3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 loãng đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu đuợc 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch Z1và còn lại 1,46 gam kim loại. Khối lượng Fe3O4 trong 18,5 gam hỗn hợp ban đầu là: A. 6,69 gam B. 6,96 gam C. 9,69 gam D.9,7 gam. HD: Fe Fe(NO3)3 + NO x x x 3Fe3O4 9Fe(NO3)3 + NO y 3y y/3 Vì Fe dư: Fe + 2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2 (x+3y)/2 (x+3y)hết nNO = x + y/3 = 0,1 x 3y mZ = 56(x ) 232y 18,5 1,46 => x = 0,09 ; y = 0,03 2 Bài 40: Cho hỗn hợp G ở dạng bột gồm Al, Fe, Cu. Hoà tan 23,4 gam G bằng một lượng dư dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được 0,765 mol khí SO2. Cho 23,4 gam G vào bình A chứa dung
10. dịch H2SO4 loãng, dư sau khi phản ứng hoàn toàn, thu được 0,45 mol khí B. Khối lượng Al, Fe, Cu trong hỗn hợp G lần lượt là: A. 5,4 gam; 8,4 gam ; 9,6 gam B. 9,6 gam; 5,4 gam; 8,4 gam C. 8,4 gam ; 9,6 gam; 5,4 gam D. 5,4 gam; 9,6 gam; 8,4 gam Bài 41: Để hịa tan hồn tồn 34,8 gam hỗn hợp gồm Fe3O4 , FeO, Fe2O3 ( số mol FeO = số mol Fe2O3 ) thì phải dùng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9 % ( lỗng). a) Tính khối lượng của dung dịch H2SO4 4,9% . b) Tính nồng độ % của các chất trong dung dịch thu được. HD: Vì số mol FeO = số mol Fe2O3 nên xem như Fe3O4. Vậy hỗn hợp được coi như chỉ cĩ một oxit là Fe3O4 Fe3O4 + 4H2SO4 —>Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O 0,15 0,6 0,15 0,15 Khối lượng dung dịch H2SO4 4,9% : 1200g Khối lượng dung dịch thu được : 1200 + 34,8 = 1234,8 gam ( dễ dàng tìm được C% của mỗi muối trong dung dịch thu được) Bài 42: Cho m(g) hỗn hợp FeO, Fe3O4, Fe2O3 tan vừa hết trong V (lít) dung dịch H2SO4 lỗng thì thu được một dung dịch A. Chia đung dịch A làm 2 phần bằng nhau. Phần 1: tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa nung nĩng trong khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu được 8,8 gam chất rắn. Phần 2: làm mất màu vừa đúng 100ml dung dịch KMnO4 0,1M trong mơi trường H2SO4 lỗng dư. Tính m , V ( nếu dung dịch H2SO4 cĩ nồng độ 0,5M). HD: Xem Fe3O4 như hỗn hợp FeO và Fe2O3 Vậy hỗn hợp xem như chỉ cĩ FeO và Fe2O3 Phần 2: 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8 H2SO4 —> 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8 H2O 0,05 0,01 ĐLBTNT: nFeO = nFeSO4 = 0,05 Sơ đồ: FeO(0,05) Fe2O3 (x mol) Fe2O3 (0,055 mol) 0,05 + 2.x = 2.0,055 => x = 0,03 => m = 2(72.0,05 + 160.0,03) = 16,8 g Số mol H2SO4 = 0,1 + (3.0,06) = 0,28 mol. => V = 0,56 lít. Bài 43: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 ( với số mol bằng nhau). Cho m1(g) A vào ống sứ nung nĩng rồi dẫn dịng khí CO đi qua ( CO pư hết ), thấy khí bay ra và trong ống cịn lại 19,2 (g) rắn B (gồm Fe, FeO, Fe3O4) . Hấp thụ khí vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được m2 (g) kết tủa trắng. Hịa tan hết rắn B trong HNO3 nĩng thì thấy bay ra 2,24 lít khí NO duy nhất ( đktc). a) Viết phương trình hĩa học. b) Tính m1, m2 và số mol HNO3 đã phản ứng.
11. HD: Vì FeO = Fe2O3 nên coi như Fe3O4 Vậy hỗn hợp chỉ là Fe3O4 Sơ đồ: m1 + CO 19,2g B + CO2 (amol) m1 19,2 Ta cĩ: m1 + 28a = 19,2 + 44a => a 16 +8/3 3+ +5 Fe3O4 Fe + 1e N + 3e NO CO CO2 + 2e m1 m1 19,2 ĐLBT e: 2( ) 3.0,1 => m1 = 20,88g 232 16 => a = 0,105 ; m2 = 20,685 g Bài 44: Đốt x (mol) Fe bởi O2 thu được 5,04 gam hỗn hợp A gồm các oxit của sắt. Hịa tan A trong HNO3 nĩng dư thì thu được một dung dịch X và 0,035 mol khí Y ( gồm NO và NO2), biết dX/H2= 19. Tính x. HD: tính nNO = nNO2 = 0,0175. áp dụng ĐLBT e. hoặc tính theo CT dạng này: mFe = 0,7mhh + 5,6ne = 0,7.5,04 + 5,6.(4.0,0175) = 3,92  0,07 mol Bài 45: Hịa tan a gam một oxit sắt FexOy vào trong dung dịch H2SO4 đặc nĩng dư thì thu được khí SO2 duy nhất.Mặt khác, nếu khử hồn tồn a gam oxit sắt trên bằng khí CO, hịa tan lượng sắt tạo thành trong dung dịch H2SO4 đặc nĩng (dư) thu được lượng SO2 gấp 9 lần lượng SO2 ở thí nghiệm trên. Xác định định cơng thức hĩa học của oxit sắt. HD: 2FexOy + (6x -2y )H2SO4 ( đặc)—> xFe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2 + (6x -2y )H2O (1) a (3x-2y)a/2 FexOy + yH2 —>xFe + yH2O (2) a ax 2Fe + 6H2SO4 ( đặc) —> Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (3) ax (mol) 1,5 ax 3x 2y Theo đề bài : 1,5ax 9 a => x:y = 3:4 2 => CTPT của oxit sắt là : Fe3O4. Bài 46: Hịa tan một lượng oxit sắt FexOy vào dung dịch HNO3 lỗng, dư thì thu được một dung dịch A và khí NO duy nhất. Mặt khác nếu khử lượng oxit sắt trên bằng lượng CO dư rồi lấy tồn bộ kim loại sinh ra hịa tan hồn tồn trong dung dịch HNO3 đặc, nĩng thì thu được dung dịch B và khí NO2 duy nhất. Biết thể tích khí NO2 sinh ra gấp 9 lần thể tích khí NO sinh ra ( cùng nhiệt độ, áp suất). Xác định cơng thức hĩa học của oxit sắt. HD: 3FexOy + (12x -2y )HNO3 3 —> xFe(NO3)3 + (3x – 2y)NO + (6x-y) H2O (1) FexOy + yCO —> xFe + yCO2 (2) Fe + 6HNO3 —> Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (3)
12. Tương tự bài trên: => FeO. Bài 47: Dẫn chậm V lít (đktc) hh A gồm 2 khí H2 và CO qua ống sứ đựng 20,8g hh gồm 3 oxit là CuO, MgO và Fe2O3, đun nĩng phản ứng xảy ra hồn tồn. Hh B gồm khí , hơi thốt ra khơng cịn H2 cũng như CO và hh này cĩ khối lượng nhiều hơn khối lượng V lít hh 2 khí H2, CO lúc đầu là 4,64g. Trong ống sứ cịn chứa m gam hh các chất rắn. Tính m và V. HD: hh khí, hơi thốt ra là CO2 và H2O cĩ khối lượng nhiều hơn khối lượng V lít hh 2 khí H2, 4,64 CO lúc đầu 4,64g chính là khối lượng oxi => nCO,H2 = 0,29 => V = 6,496 lít 16 Theo ĐLBTKL: mA + 20,8 = m + mB => m = 20,8 + mA – mB = 20,8 – (mB – mA) = 20,8 – 4,64 = 16,16 Bài 48: CĐ10: Cho a gam Fe vào 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO 3 0,8M và Cu(NO3)2 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hồn tồn, thu được 0,92a gam hỗn hợp kim loại và khí NO (sản phẩm 5 khử duy nhất của N ). Giá trị của a là A. 8,4 B. 5,6 C. 11,2 D. 11,0 HD: Sau phản ứng thu được hỗn hợp kim loại nên sắt dư. Và vì cĩ Fe dư và Cu sau phản ứng nên dung dịch sau phản ứng chỉ cĩ Fe(NO3)2. Gọi số mol Fe phản ứng là x, ta cĩ: Cách 1 : Viết nhanh 3pt dễ dàng cĩ x = 0,13 2.x 0,1.2 (0,8.0,1 0,1.2 2x).3 x 0,13(mol) Cách 2:(theo ĐLBTNT với N) 0,92a a 0,13.56 0,1.64 a 11 Bài 49: (CĐ10): Cho 29,8 gam hỗn hợp bột gồm Zn và Fe vào 600 ml dung dịch CuSO 4 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hồn tồn, thu được dung dịch X và 30,4 gam hỗn hợp kim loại. Phần trăm về khối lượng của Fe trong hỗn hợp ban đầu là A. 56,37% B. 37,58% C. 64,42% D. 43,62% HD: C1: x,y,z lần lượt là số mol Zn, Fe pư, Fe dư Dễ dàng cĩ: 64(x+y)+56z = 30,4 x+y = 0,3 x = 0,2 ; y=0,1 ; z=0,2 65x+56(y+z) = 29,8 C2 : Sau phản ứng thu được hỗn hợp kim loại cĩ khối lượng lớn hơn khối lượng hỗn hợp kim loại ban đầu mà nếu chỉ cĩ Zn phản ứng thì khối lượng kim loại giảm. Chứng tỏ Fe đã phản ứng. Gọi số mol Zn là x và số mol Fe phản ứng là y ta cĩ: m 29,8 (64 65).x (64 56)y 30,4(*) Và : 2x 2y 0,5.0,6.2( ) Giải (*) và ( ) ta được x = 0,2; y = 0,1 mFe 29,8 0,2.65 16,8 %mFe 56,37