Home Hóa lớp 12 Kỹ năng làm bài toán phần sắt và các hợp chất của...

Kỹ năng làm bài toán phần sắt và các hợp chất của sắt

155
0

KỸ NĂNG LÀM BÀI TOÁN PHÀN SẮT VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA SẮT

I . Kiến thức cơ bản cần nắm vững

1 . Vị trí và tính chất vật lý của sắt:

  • Sắt thuộc phân nhóm phụ nhóm VIII ( VIIIB ), chu kì 4 , số hiệu 26, d = 7 , 9g / cm, dễ dát mỏng, kéo sợi, có tính nhiễm từ. Dẫn điện kém hơn nhôm .
  • Cấu hình e : [ Ar ] 3d64s2. Cấu tạo đơn chất : mạng tinh thể lập phương tâm khối ( Fea ) hay lập phương tâm diện ( FeB )
  • Các quặng chứa sắt : Manhetit ( Fe3O4 ) ; Hemantit đỏ ( Fe203 ) ; Xiderit ( FeCO3 ) ; Pirit ( FeS2 ) ; Hemantit nâu (Fe203 . nH2O )

2 . Tính chất hóa học của sắt

a . Tác dụng với phi kim :

  • Khi đun nóng sát tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim như 02 , Cl2 , S . . . tạo thành sắt oxit , sắt clorua , sắt sunfua (Fe203 , FeCl3 , FeS )

b . Tác dụng với nước

4Fe + 4H2O   — <570oC –>  Fe304 + 4H2

Fe + H2O  — >570oC –>  Fe0 + H2

c . Tác dụng với dung dịch axit

Với các dung dịch HCl, H2SO4 loãng chỉ tạo khí H2 và muối của ion Fe2+

Fe + 2H+ -> Fe2++ H2

Với các dung dịch axit có tính oxi hóa mạnh như HNO3 và H2O4 đặc, nóng không tạo H2 mà là sản phẩm khử của gốc axit:

2Fe + 6H2SO4 (đặc, t0) -> Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Fe + 4HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

d . Tác dụng với dung dịch muối

Sắt khử được những ion của kim loại yếu hơn trong dung dịch muối thành ion kim loại tự do

Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu

Fe + 3AgNO3 (dư) -> Fe(NO3)3 + 3Ag

3 . Các hợp chất của sắt

3.1 Hợp chất sắt (II)

Trong các phản ứng hóa học ion Fe2+ dễ như một electron để trở thành ion Fe3+

Fe2+ -> Fe3+ + e

Như vậy tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt là tính khử

a . Sắt (II) oxit, FeO

FeO là chất rắn màu đen không tan trong nước và không có trong tự nhiên

FeO là oxit bazơ tác dụng với axit HCl, H2SO4,… tạo ra muối Fe2+

Ví dụ: FeO + 2HCl -> FeCl2 + H2O

FeO có tính khử tác dụng với chất oxi hóa như axit HNO3, H2SO4 đặc,… tạo thành muối Fe3+

Ví dụ: 2FeO + H2SO4 (đặc) –to–> Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O

3FeO + 10HNO3 (loãng) –t0–> 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O

FeO có tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh như Cl, CO, H2,… tạo thành Fe

Ví dụ: FeO + H2  –t0–> Fe + H2O

Điều chế: Nhiệt phân Fe(OH)2, khử Fe2O3, dùng Fe khử H2O ở t0 > 5700C,…

Ví dụ: Fe(OH)2 –t0–> FeO + H2O

Fe2O3 + CO   – 500-6000C–>  2FeO + CO2

b . Sắt (II) hidroxit, Fe(OH)2

Fe(OH)2 là chất rắn màu trắng xanh, không tan trong nước. Fe(OH)2 trong không khí ẩm dễ bị oxi hóa trong thành Fe(OH)3 màu nâu đỏ .

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O -> 4Fe(OH)3

Fe(OH)2 là hidro kém bền, dễ bị phân hủy bởi nhiệt

Nhiệt phân Fe(OH)2 không có không khí (không có O2):

Fe(OH)2 –t0–> FeO + H2O

Nhiệt phân Fe(OH)2 có không khí (có O2):

Fe(OH)2   + O2   –t0–> 2Fe2O3+ 4H2O

Fe(OH)2 là một bazo, tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng,… tạo ra muối Fe2+

Fe(OH)2    + H2SO4 (loãng) –> FeSO4 + 2H2O

Fe(OH)2 có tính khử , tác dụng với chất oxi hóa như axit HNO3, H2SO4 đặc,… tạo thành muối Fe3+

2Fe(OH)2  + 4H2SO4 (đặc) –to–> Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O

3Fe(OH)2     + 10HNO3 (loãng) –t0–> 3Fe(NO3)3 + NO + 8H2O

Điều chế Fe(OH)2 bằng cách cho muối sắt (II) tác dụng với dung dịch bazo trong điều kiện không có không khí.

FeCl2 + 2NaOH -> Fe(OH)2 + 2NaCl

c . Muối sắt (II)

Đa số muối sắt ( II ) tan trong nước , khi kết tinh thường ở dạng ngậm nước như FeSO4.7H2O, FeCl2 . 4H2O , . . .

Muối sắt ( II ) có tính khử, bị các chất oxi hóa mạnh oxi hóa thành muối sắt ( III )
Ví dụ : 2FeCl2 + Cl2 -> 2FeCl3

10FeSO4 + 2KmnO4 + 8H2SO4 ->  5Fe2( SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H20

Điều chế muối sắt ( II ) bằng cách cho Fe hoặc các hợp chất sắt ( II ) như FeO Fe (OH)2 , . . . tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng ( không có không khí ) . Dung dịch muối sắt ( II ) thu được có màu lục nhạt .

d . Ứng dụng của hợp chất sắt ( II )

Muối FeSO4 được dùng làm chất diệt sâu bọ có hại cho thực vật, pha chế sơn, mực và dùng trong kĩ nghệ nhuộm vải .

3 . 2  Hợp chất sắt ( III )

Trong các phản ứng hóa học , tùy thuộc vào chất khử mạnh hay yếu , ion Fe3+ có khả năng nhận 1 hoặc 3 electron :

Fe3+ + 1e -> Fe2+

Fe3+ + 3e -> Fe

Như vậy, TCHH đặc trưng của hợp chất sắt (III) là tính oxi hóa

a . Sắt (III) oxit, Fe2O3

Fe2O3 là chất rắn màu đỏ nâu, không tan trong nước

Fe2O3 oxit bazơ tan trong các dung dịch axit mạnh HCl, H2SO4, HNO3,… tạo ra muối Fe3+

Ví dụ: Fe2O3 + 6HNO3 -> 2Fe(NO3)3 + 3H2O

Fe2O3 có tính oxh, tác dụng với chất khử như Al, C, CO, H2,… ở nhiệt độ cao

Ví dụ: Fe2O3 + 2Al –t0–> Al2O3+ Fe

Fe2O3 + 3CO –t0–>  2Fe + 3CO2

Điều chế Fe2O3 bằng cách nhiệt phân Fe(OH)3 ở nhiệt độ cao

2Fe(OH)3 –t0–>  Fe2O3 + 3H2O

b . Sắt (III) hidroxit, Fe(OH)3

Fe(OH)3 là chất rắn, màu nâu đỏ, không tan trong nước

Fe(OH)3  là một bazơ dễ tan trong các dung dịch axit như HCl, H2SO4, HNO3,… tạo ra muối Fe3+

Ví dụ: 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 -> Fe2(SO4)3 + 6H2O

Điều chế Fe(OH)3 bằng cách cho muối sắt (III) tác dụng với dd bazo

Ví dụ: FeCl3 + 3NaOH  -> Fe(OH)3 + 3NaCl

c . Muối sắt (III)

Đa số muối sắt (III) tan trong nước, khi kết tinh thường ở dạng ngậm nước như Fe2(SO4)3 .9H2O, FeCl3.6H2O,…

Muối sắt (III) có tính oxh, dễ bị khử thành muối sắt (II)

Ví dụ: Fe + 2FeCl3 -> 3FeCl2

Cu + 2FeCl2 -> CuCl2 + 2FeCl2

2FeCl3 + 2KI -> 2FeCl2 + 2KCl + I2

Điều chế: cho Fe tác dụng với các chất oxi hóa mạnh như Cl2, HNO3, H2SO4 đặc,… hoặc các hợp chất sắt ( III ) tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng , . . . Dung dịch muối sắt ( III ) thu được có màu vàng nâu .

d . Ứng dụng của hợp chất sắt ( III )

Muối FeCl3 được dùng làm chất xúc tác trong một số phản ứng hữu cơ . Fe2(SO4)3 có trong phèn sắt – amoni ( NH4)2SO4. Fe2(SO4)3. 24H2O. Fe2O3 được dùng để pha chế sơn chống gỉ

Oxit sắt ( III ) được sử dụng để sản xuất các bộ lưu từ tính trong máy tính . Chúng thường được trộn lẫn với các hợp chất khác , và bảo tồn thuộc tính từ trong hỗn hợp này .

4 . Nguyên tắc sản xuất gang và thép

Gang là hợp chất của Fe chứa 2-4% cacbon, trong gang còn có một số tạp chất Si, P, Mn, S

Thép: hợp kim của sát với Cacbon và một số nguyên tố khác trong đó Cacbon chiếm dưới 2%

Nguyên tắc sản xuất gang Nguyên tắc sản xuất thép
Dùng CO khử oxit sắt các khoảng cacbonat hay pirit khi đun nóng (có mặt O2) đều biến thành oxit

Nguyên liệu: quặgn sắt, than cốc, không khí

Oxi của không khí được sấy nóng đến 900 oC

C + O2  -> CO2 + 94 Kcal

Nhiệt độ lên đến khoảng 2000oC

CO2 + C -> 2CO-42Kcal

Oxit cacbon khử oxit sắt:

3Fe2O3 + CO -> 2Fe3O4 + CO2

Fe3O4 + CO -> 3FeO + CO2

FeO + CO -> Fe + CO2

Chất cháy kết hợp với tạp chất trong nguyên liệu tạo thành xỉ

CaO + SiO2 -> CaSiO3

Fe sinh ra tạo thành hợp kim với C, Si, Mn… thành gang nóng chảy trong lò

(tso gang nhỏ hơn tso Fe)

Luyện gang thành thép bằng cách lấy ra khỏi gang phần lớn C, Mn, Si và hầu hết P, S tự sự oxh gang nóng chảy

Các phản ứng xảy ra theo thứ tự:

Si + O2 –to–> SiO2

2Mn + O2 –to–> MnO

C + O2 -> CO2

CO2 + C-> 2CO

S + O2 –to–> SO2

4P + 5O2 –to–> 2P2O5

Các khí (CO2, SO2, CO) bay ra khỏi hệ. SiO2 và P2O5 là những oxi axit kết hợp với FeO, MnO tạo thành xỉ

Khi các tạp chất bị oxh hết thì Fe bị oxh

2Fe + O2 -> 2FeO (nâu)

Thêm vào lò một ít gang giàu C để điều chỉnh tỉ lệ C và một lượng nhỏ Mn cũng được thêm vào lò để khử oxit sắt:

FeO + Mn -> Fe + MnO

 

II . Các dạng bài tập liên quan đến sắt và hợp chất của sắt

Câu 1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe304 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là:

A .  38,72         B .  35,5               C . 49,09                D . 34,36

Giải:

Quy đổi hỗn hợp ban đầu tương đương với hỗn hợp gồm a mol Fe, b mol O

Ta có: 56a + 16b = 11,36 (1)

BT e: 3a= 2b + 3nNO = 2b + 3 . (1,344/22,4)             (2)

(1), (2) =>a=0,16 và b= 0,15

=>m= mFe(NO3)3 = 242. 0,16 = 38,72g =>Đáp án A

Câu 2: Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp X ở dạng bột gồm Fe, FeS và FeS2 trong dung dịch HNO3 đặc nóng dư, thu được 0,48 mol NO2 (là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư, lọc và nung kết tủa đến khối lượng không đổi, được m gam hỗn hợp rắn Z. Giá trị của m là:

A . 11,65          B . 12,815             C . 17,545            D . 15,145

Giải:

Quy đổi hỗn hợp X tương đương với hỗn hợp gồm a mol Fe, b mol S

Ta có: 56a + 32b = 3,76                   (1)

BT e: 3a + 6b = nNO2 = 0,48            (2)

Từ (1) và (2) => a= 0,03 ; b=0,065

=>m= mBaSO4 + mFe2O3 = 233. 0,065+160.0,03/2 = 17,545 g =>Đáp án C

Câu 3: Hòa tan hoàn toàn 2,44 g hỗn hợp X gồm FexOy và Cu bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư). Sau phản ứng thu được 0,504 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đktc) và dung dịch chứa 6,6 g hỗn hợp muối sunfat. Phần trăm khối lượng Oxi trong X là:

A .  39,34%        B . 65,57%         C . 26,23%          D . 13,11%

Giải:

2,44 g X gồm X gồm FexOy và Cu có thể tạo ra tối đa:

Hỗn hợp Fe2O3 và CuO có khối lượng: 2,44 + (0,504/22,4).16 = 2,8 g

Fe2O3 x -> Fe2(SO4)3 x

CuO    y -> CuSO4      y

=>160x + 80y = 2,8           =>x= 0,0125

     400x + 160y = 6,6             y= 0,01

=>%mCu = 26,23% =>Đáp án C

Câu 4: Hòa tan hoàn toàn m gam Fe bằng dung dịch HNO3 thu được dung dịch X và 1,12 lít NO (đktc). Thêm dung dịch chứa 0,1 mol HCl vào dung dịch X thì thấy khí NO tiếp tục thoát ra và thu được dung dịch Y, để phản ứng hết với các chất trong dung dịch Y cần 115 ml dung dịch NaOH 2M. Giá trị của m là:

A . 3,36              B . 4,2                   C. 3,92                  D . 3,08

Giải:

Sau khi phản ứng với NaOH dung dịch chứa 0,23 mol Na+;  0,1 mol Cl

BTĐT: nNO3= 0,23 – 0,1= 0,13 mol

Số mol NO3 trong X = 3nNO= 0,15 mol

=> Số mol NO3 bị oxh tiếp= 0,15 – 0,13= 0,02 mol

4H+ + NO3+ 3e -> NO + 2H2O

=>nHCl pứ = 4.0,02 = 0,08 mol =>nHC dư= 0,1 – 0,08 = 0,02 mol

=>nFe = nFe3+ = (nNaOH – nHCl dư )/3= 0,07 mol

=>m=56.0,07 = 3,92g =>Đáp án C

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp M,g Fe (tỉ lệ khối lượng tương ứng là 6:7 ) vào dung dịch HCl dư, sau phản ứng thu được dung dịch X chứa 3 chất tan có tỉ lệ mol là 211 và 672 ml khí H2 (đktc). Nhỏ dung dịch AgNO3 dư vào dung dịch X. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N5+) và a gam kết tủa. Giá trị của a là:

A .  10,045          B . 10,315             C . 11,125             D . 8,61

Giải

Gọi số mol Mg, Fe lần lượt là x, y

=>m=10,315 g =>Đáp án B

Câu 6: Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,44 gam FeO bằng 300ml dung dịch HCl 0,4 M, thu được dung dịch X. Cho dung dịch AgNO3 dư vào X thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N5+)  và m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là:

A .  20,46              B . 21,5                C . 48,3               D . 9,15

Giải:

=>m=18,3 g =>Đáp án C

Câu 7: Cho 27,04 g hỗn hợp rắn X gồm Fe, FeO, Fe304, Fe2O3 và Fe(NO3)2 vào dung dịch chứa 0,88 mol HCl và 0,04 mol HNO3, khuấy đều cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y (không chứa ion NH4+)và 0,12 mol hỗn hợp khí Z gồm NO2 và N2O. Cho dung dịch AgNO3 đến dư vào dung dịch Y thấy thoát ra 0,02 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất) đồng thời thu được 133,84 gam kết tủa. Biết tỉ lệ mol của FeO, Fe304, Fe2O3 trong X lần lượt là 3:2:1. Phần trăm số mol của Fe có trong hỗn hợp ban đầu gần nhất với:

A .  48%                B . 58%               C .  54%              D . 46%

Giải:

=>y=0,06 mol

nH+pứ = 0,84 = 28a + 2.0,08+ 10.0,04 =>a= 0,01 =>x=0,14 =>%nFe= 53,84%

=>Đáp án C

Câu 8: Cho 7,84 g Fe vào 200ml dung dịch chứa HCl 1,5M và HNO3 0,5M thấy thoát ra khí NO (duy nhất) và thu được dung dịch X. Cho dung dịch AgNO3 dư vào dung dịch X thu được m gam chất rắn. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất của NO3. Giá trị của m là:

A . 48,45               B . 56,01            C . 43,05              D . 53,85

Giải:

=>Đáp án B

Câu 9: Đốt cháy 14,8 g hỗn hợp gồm Fe và S trong điều kiện không có không khí, hiệu suất phản ứng đạt a%, thu được hỗn hợp rắn X. Cho toàn bộ X vào dung dịch HCl loãng dư đun nóng thấy thoát ra 3,36 l hỗn hợp khí có tỉ lệ khối so với H2 bằng 7,4. Giá trị của a là:

A . 40                    B . 50                  C . 30                     D . 20

Giải:

Khí gồm H2 và H2S: nH2 + nH2S= 3,36/22,4 = 0,15 mol

                            2nH2 + 34nH2S= 0,15.7,4.2= 2,22 g

=> nH2 = 0,09 mol

     nH2S= 0,06 mol

Có nFe= nH2 + nH2S = 0,09 + 0,06 = 0,15 mol

=>nS= (14,8 – 56.0,15)/32= 0,2 mol

=>Tính hiệu suất theo Fe: a%= (0,06/0,15) .100% = 40% =>Đáp án A

Câu 10: Đốt 6,16 g Fe trong 2,24 lít hỗn hợp khí X gồm Cl2 và O2 thu được 12,09 g hỗn hợp Y chỉ gồm oxit và muối clorua (không còn khí dư). Hòa tan Y bằng dung dịch HCl vừa đủ, thu được dung dịch Z. Cho AgNO3 dư vào Z, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:

A .  27,65              B . 37,31            C . 44,87             D . 36,26

Giải:

=>Đáp án D

Câu 11: Cho m gam bột Fe vào bình kín chứa đồng thời 0,06 mol O2 và 0,03 mol FeCl3, rồi đốt nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn chỉ thu được hỗn hợp chất rắn chứa các oxit sắt và muối sắt. Hòa tan hết hỗn hợp này trong một lượng dung dịch HCl (lấy dư 20% so với lượng cần phản ứng) thu được dung dịch X. Cho dung dịch AgNO3 dư vào X, sau khi kết thúc các phản ứng thì thu được 53,28 gam kết tủa (biết sản phẩm khử của N5+ là khí NO duy nhất). Giá trị của m là:

A .  6,72                B . 5,6               C . 5,96              D. 6,44

Giải:

Cách 1:

3nFe= 4nO2 + 2nCl2 = 3 . (nH+/4) + nAg = 0,36=>nFe= 0,12 =>mFe= 0,62 g

Cách 2:

– Có nHCl pứ = 4nO2= 0,24 mol

=>nHCl dư= 25% . 0,24 = 0,06 mol =>nCl(X)= 0,24 + 0,06+2.0,03 = 0,36 mol

– AgNO3 + X:

3Fe2+ + 4H+ + NO3 -> 3Fe3+ + NO + 2H2O

Fe2+ + Ag+ -> Fe3+ + Ag

Ag+ + Cl -> AgCl

mkết tủa = mAgCl + mAg = 143,5. 0,36 + 108 nAg = 53,28 g => nAg = 0,015 mol

  • Áp dụng bảo toàn electron có:

2nFe2+(X) + 3nFe3+(X) = 4.0,06 + 2. 0,03 = 0,03 mol

Với nFe2+(X) = ¾ nH+ + nAg= ¾ . 0,06 + 0,015 = 0,06 mol

=>nFe3+(X) = 0,06 mol =>m=56.(0,06 + 0,06) = 6,72 g

=>Đáp án A

Câu 12: Đốt cháy 4,16 g hỗn hợp Mg và Fe trong khí O2 thu được 5,92 gam hỗn hợp X chỉ gồm các oxit. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch HCl vừa đủ thu được dung dịch Y. Cho dung dịch NaOH dư vào y thu được kết tủa Z. Nung Z trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 6 gam chất rắn. Mặt khác cho Y tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là:

A . 32,65               B . 31,57               C . 32,11             D . 10,8

Giải:

-Ta có X:

+Kim loại: 4,16 g

+nNO= (5,92-4,16)/16 = 0,11 =>nCl- = 0,22

Nung Z cho số gam oxit lớn hơn ->Ta có ngay:

∆ nNO= (6-5,92)/16= 0,005 =>nFe2+= 0,01 =>m= 32,65   AgCl: 0,22

                                                                                 Ag: 0,01

=>Đáp án A

Câu 13: Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe304 và Fe(NO3)2 tan hết trong 320 ml dung dịch KHSO4 1M. Sau phản ứng thu được dung dịch Y chứa 59,04 gam muối trung hòa và 896 ml khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N5+, đktc). Y phản ứng vừa đủ với 0,44 mol NaOH. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần trăm khối lượng của Fe (NO3)2 trong X có giá trị gần nhất Với giá trị nào sau đây:

A . 63                     B . 18                     C . 73                     D . 20

Giải:

Ta có: nKHSO4= 0,32 mol; nNO= 0,04 mol

BT H: nH2O= nKHSO4/2= 0,16 mol –BTKL—mX= mY + 30nNO + 18nH2O – 136nKHSO4= 19,6 g

-Ta có:

2nFe2++ 3nFe3+ = nNaOH= 0,44 mol  –BTĐT Y–> nNO3- = nK+ + 2nFe2++ 3nFe3+ – 2nSO42- = 0,12 mol

Bt N: nFe(NO3)2= (nNO + nNO3- )/2= 0,08 mol =>% mFe(NO3)2=73,46 =>Đáp án C

Câu 14: Cho 54,08 g hỗn hợp rắn X gồm Fe (a mol),  FeO ( 3b mol),  Fe304 (2b mol),  Fe2O3 (b mol) và Fe(NO3)2 vào dung dịch chứa 1,76 mol HCl và 0,08 mol HNO3, Khuấy đều cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y (không chứa ion NH4 +) và 0,24 mol hỗn hợp khí Z gồm NO2 và N2O. Cho dung dịch AgNO3 đến dư vào dung dịch Y thấy thoát ra 0,04 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất); đồng thời thu được 267,68 gam kết tủa. Tổng a + b có giá trị là:

A . 0,3                   B . 0,28                C . 0,36               D . 0,4

Giải:

  • Đặt nFe(NO3)2=c mol =>56a + 72.3b + 232.2b + 160b + 180c = 54,08 g (1)
  • AgNO3 + dd Y -> NO =>Chứng tỏ Y chứa H+ dư

Có mkết tủa = mAgCl + mAg= 143,5. 1,76 + 108. nFe2+= 267,68 g =>nFe2+= 0,14 mol

  • 3nFe2++ 4H+ + NO3 -> 3nFe3++NO + 2H2O

=> nFe2+(Y) = 0,14 + 3nNO= 0,14+ 3.0,04 = 0,26 mol

  • BTNT N: nHNO3+ 2c= nNO2 + 2nN2O= 0,08 + 2c

nNO2 + 2nN2O=0,24 mol

Bt e: 3a + 3b + 2b + c= nNO2 + 8nN2O+ 3.0,04+ 0,14

=>nN2O=2c- 0,16

    nNO2 = 0,4 -2c

     3a + 5b +c = (0,4 – 2c) + 8.(2c- 0,16)+ 0,26         (2)

  • BTĐT: nCl- = 2nFe2+(Y) + 3nFe3+(Y) + nH+(Y) = 1,76 mol

=>2.0,26 + 3.(1+ 11b + c – 0,26)= 1,76 – 4.0,04= 1,6 mol   (3)

Từ (1), (2), (3) suy ra: a= 0,28; b=0,02; c=0,12

=>a+b=0,3 =>Đáp án A

Câu 15: Hòa tan hết hỗn hợp gồm 9,28 gam Fe304; 6,96 gam FeCO3 và 12,8 gam Cu vào dung dịch chứa 0,12 mol NaNO3 và 1,08 mol HNO3 Sau khi kết thúc phản ứng thu được dung dịch X chỉ chứa các muối và hỗn hợp khí Y gồm ba khi có màu nâu nhạt, để ngoài không khí màu nâu nhà đậm dần. Tỉ khối của Y so với He = a. Cô cạn dung dịch X sau đó lấy chất rắn nung đến khối lượng không đổi thấy khổi lượng chất rắn giảm 48,96g. Giá trị gần nhất của a là:

A . 9                      B . 8,5                 C . 9,5                    D . 10

Giải:

nFe3O4= 9,28/232= 0,04 mol; nFeCO3= 6,96/116= 0,06 mol; nCu= 12,8/64= 0,2 mol

  • Khí Y có màu nâu nhạt, để ngoài không khí màu nâu nhạt đậm dần

=>Chứng tỏ Y chứa NO, NO2 và CO2

nCO2= nFeCO3=0,06 mol

  • Nung muối

4Fe(NO3)2   –t0–>  2Fe2O3 + 8NO2 + O2

4Fe(NO3)3   –t0–>  2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2

2Cu(NO3)2   –t0–>  2CuO + 4NO2 + 3O2

NaNO3 –t0–>  2NaNO2 + O2

  • Đặt số mol của Fe2+ và Fe3+ lần lượt là a, b

=>a+b= 3.0,04 + 0,06= 0,18

mNO2 + mO2 = 46.(2a+3b+ 0,4) + 32.(0,25a + 0,75b + 0,1 + 0,06) = 48,96g

=>a= 0,06 và b=0,12

=>nNO2= 2a+ 3b + 0,4= 0,88 mol

=>nY= nCo2 + nNO + nNO2 = 0,06 + (1,08-0,88) = 0,26 mol

  • mchất rắn = 80.(3.0,04 + 0,06)+ 80.0,02 + 69.0,12= 38,68 g

=>mmuối= 36,68 + 48,96= 87,64 g

BTKL : mY= 9,28 + 6,96 + 12,8 + 85.0,12 + 63.1,08 – 87,64- 18.(1,08/2)=9,92 g

=>dY/He= 9,92 / (0,26.4) = 9,538 =>Đáp án C

Câu 16: Cho 11,7 g kim loại m vào hỗn hợp gồm Fe304 và Fe2O3 có tỉ lệ mol tương ứng 1:6 thu được 23,62 gam hỗn hợp X. Hòa tan hết trong dung dịch HNO3 loãng dư thấy lượng HNO3 phản ứng là 2,1 mol thu được dung dịch Y và 6,6 gam hỗn hợp khí Z gồm NO và N2O. Cô cạn dung dịch Y thu được 131,8 g muối. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Kim loại M là:

A .  Zn                    B .  Mg                  C . Al                   D . Ca

Giải:

  • Có: 23nFe3O4 + 160nFe2O3= 23,63-11,7 = 11,92 g

nFe3O4 : nFe2O3 = 1:6

=> nFe3O4 =0,01 mol;  nFe2O3 = 0,06 mol

  • X + HNO3:

BTKL: mH2O = 23,62 + 63. 2,1 – 6,66 – 131,8 = 17,46 g => nH2O= 0,97 mol

BTNT H: nHN4+ = (2,1- 2.0,97)/4 = 0,04 mol

  • Gọi a là hóa trị của M trong hợp chất

BTNT N: nHNO3= a . nM + 9.0,01 + 6.0,06 + 0,08+ nNO+ 2nN2O= 2,1 mol           (1)

  • 30nNO + 44nN2O = 6,66g (2)
  • Bt e: a . nM + 0,01 = 3nNO+ 8nN2O+ 8.0,04 (3)

Từ 1, 2, 3 suy ra: a . nM =1,3; nNO= 0,09 = nN2O

=>a. (11,7/M)= 1,3 => M= 9a =>a=3, M=27 (Al)

=>Đáp án C

Câu 17: Hòa tan hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe304, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeCO3 trong dung dịch HCl dư thu được 2,688 lít (đktc) hỗn hợp khí có tỉ khối so với He bằng 5,75 và dung dịch chứa m gam muối. Mặt khác Hòa tan hoàn toàn lượng hỗn hợp rắn A như trên trong dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch X chứa 96,8 g một muối và 4,48 lít gồm hai khí, trong đó có một khi hoa nâu trong không khí. Giá trị của m là:

A . 29,66            B . 59,32               C . 27,175             D . 54,35

Giải:

  • Quy đổi A tương đương với hỗn hợp gồm Fe, FeCO3, FeO (x mol), Fe2O3 (y mol)
  • A + HCl dư -> m gam muối + hỗn hợp khí: H2 và CO2

nH2 + nCO2 = 2,688/22,4 = 0,12 mol             => nH2 = 0,06 mol = nCO2

2nH2 + 44nCO2 = 0,12.5,75 . 4 = 2,76 g

=>nFe= nH2 = 0,06 mol; nCO2 = nFe2O3= 0,06 mol

  • A + HNO3 dư -> 0,4 mol Fe(NO3)3 + 2khí : NO và CO2

=>nNO + 0,06= 4,48/22,4=> nNO= 0,14 mol  Bte -> 3.0,06 + 0,06 + x= 3.0,14

nFe(NO3)3= 0,06 + 0,06 + x + 2y= 0,4 mol

=>x=0,18 và y= 0,05

=>m= mFeCl2 + mFeCl3= 127. (0,06 + 0,06 + 0,18) + 162,5. 0,05 . 2= 54,35 g =>Đáp án D

Câu 18: Hòa tan 10,24 g hỗn hợp X gồm Fe và Fe304 vào dung dịch chứa 0,1 mol H2SO4 và 0,5 mol HNO3, thu được dung dịch Y và hỗn hợp gồm 0,1 mol NO và a mol NO2 (không còn sản phẩm khử nào khác). Chia dung dịch Y thành 2 phần bằng nhau:
  • Phần 1 tác dụng với 500 ml dung dịch KOH 0,4 M Thu được 5,35 g một chất kết tủa
  • Phần 2 tác dụng với dung dị  ch Ba(OH)2 dư thu được m gam kết tủa

Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là:

A . 20,62               B . 41,24               C . 20,21            D . 31,86

Giải:

Theo đề bài dung dịch Y được chia làm hai phần bằng nhau, vì vậy các sự kiện trước khi tạo thành dung dịch Y và sản phẩm khử ta chia làm hai phần bằng nhau để tiện tính toán. Sơ đồ:

 Giả sử phần 1 ion Fe3+ bị kết tủa hoàn toàn

Vậy khối lượng kết tủa phần 2 sẽ là: m = mBaSO4 +mkt (1) = 0,05 . 233 + 5,35= 17g nhỏ hơn khối lượng kết tủa ở các đáp án, vậy ion Fe3+ phải dư ở phần 1

  • Phần 1:

Bảo toàn điện tích: 3nFe3+ + nK+ = 2nSO42- + nNO3- => nNO3- = 0,1 + 3nFe3+

Bào toàn nguyên tố Nito:

nNO2= nHNO3– nNO – nNO3- = 0,25 – 0,05 – 0,1 – 3nFe3+ = 0,1 – 3nFe3+

Ta có hpt:

mFe + mO = mX    => 56(nFe3+ + 0,05) + 16nO = 5,12

 3nFe – 2nO = 3nNO + nNO2  =>3(nFe3+ + 0,05) – 2nO = 3.0,05 + 0,1 – 3nFe3+

=>nFe3+= 0,03; nO = 0,04

  • Phần 2:

nFe(OH)3= nFe= nFe(OH)3  (1) + nFe3+= 0,05 + 0,03= 0,08 mol

mkết tủa =mFe(OH)3 + mBaSO4  = 0,08. 107 + 0,05.233= 20,21g =>Đáp án C

Qua lý thuyết và bài tập về: “Bài toán của sắt và các hợp chất của nó” chúc các em có một ngày học tập thật vui vẻ nhé.

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here