Bài tập về sắt và đồng fe – sắt

BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ ĐỒNG Fe – Sắt Kim loại màu xám, mềm, rèn được; ở áp suất thường có ba dạng đa hình (); bột rất mịn tự cháy. Bị oxi hóa chậm trong không khí ẩm (quá trình gỉ). Không phản ứng với nước, hiđrat amoniac; bị thụ động hóa trong axit sunfuric đặc, axit nitric đặc, kiềm loãng. Phản ứng với axit loãng, kiềm đặc, cacbon monooxit, phi kim. Đẩy kim loại quý ra khỏi dung dịch muối của chúng. Cation Fe2+ không màu, cation Fe3+ không màu trong môi trường axit mạnh hoặc vàng (trong dung dịch loãng). Sắt kĩ thuật (gang, thép) chứa cacbon (một phần ở dạng Fe3C), Mn, Si, S, P và tạp chất khá. Kim loại đứng thứ hai (sau nhôm) về độ phổ biến trong thiên nhiên. M = 55,847; d = 7,864(); 7,590(); 7,409(). tnc = 1539oC; ts = 3220oC; t = 917oC; t = 1394oC. 1. 3Fe + 4H2O (hơi) = (FeIIFe2III)O4 + 4H2 (800oC, t.chất FeO) 2. Fe + 2HCl (loãng) = FeCl2 + H2 (không có không khí) Fe + H2SO4 (loãng) = FeSO4 + H2 (trg khí quyển CO2) 3. Fe + 4HNO3 (loãng, nóng) = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 5Fe + 12HNO3(r.loãng) = 5Fe(NO3)2 + N2 + 6H2O (0-10oC; t.chất N2O, NH4NO3) 4. Fe + 2NaOH (5%) + 2H2O = Na2[Fe(OH)4] + H2 (đun sôi trg khí quyển N2) 5. Sự gỉ của sắt: a, 2Fe + 2H2O (hơi ẩm) + O2 (k.khí) 2Fe(OH)2; b, 2Fe + 2H2O (hơi ẩm) + O2 (k.khí) + 4CO2 2Fe(HCO3)2 , Fe(HCO3)2 (ẩm) Fe(OH)2 + CO2 (30oC). c, 4Fe(OH)2 + O2 (k.khí) + (2n-4)H2O 2(Fe2O3.nH2O), (Fe2O3.nH2O) 2FeO(OH) + (n-1)H2O; d, Fe(OH)2 + Fe2O3.nH2O (FeIIFe2III)O4 + (n+1)H2O; 6. 3Fe (bột) + 2O2 = (FeIIFe2III)O4 (150 - 600oC, cháy trg k.khí) 7. 4Fe + 20NaOH (50%) + 3O2 + 6H2O = 4Na5[Fe(OH)8] (20 – 25oC) 2Fe + 14NaOH(50%) + 3Br2 + 2H2O = 2Na4[Fe(H2O)(OH)7] + 6NaBr (50 – 60oC) 8. 2Fe + 3E2 = 2FeE3 (trên 300oC, E = F, 200-250oC, E = Cl) 9. 2Fe + 3Br2 (bão hòa) = 2FeBr3 (đun sôi) Fe + Br2 = FeBr2 (600 – 700oC) 10. 3Fe + 4I2 (FeIIFe2III)I8 ( to thường, nghiền) Fe + I2 = FeI2 (500oC) 11. Fe + E = FeE (600 – 950oC; E = S, Se, Te) 12. Fe + P (đỏ) Fe3P, Fe2P, FeP, FeP2 (600 – 700oC) 13. Fe + N2 + 3Li = (Li3Fe)N2 (600oC) 14. 6Fe + P4 + 8O2 (k.khí) = 2Fe3(PO4)2 (1000oC) 15. Fe FeSiO3, Fe2SiO4 (fayalit) (1100 – 1300oC). 16. Fe + 2HE = FeE2 + H2 (800 – 900oC; E = F, Cl, Br). 17. Fe Fe2+xN (0 x 0,5), Fe3N, Fe4N (350 – 550oC). 18. 2Fe + 3SO2 (ẩm) FeSO3 + FeSO3S (t thường). 19. Fe + Fe2O3 = 3FeO (900oC). 20. 18Fe + C6H6 = 6Fe3C + 3H2 (700oC, chân không). 21. Fe + 5CO = [Fe(CO)5] (180 – 200oC). 22. Fe + CuSO4 (dd) = FeSO4 + Cu 23. Fe + 2KOH + 3KNO3 = K2FeO4 + 3KNO2 + H2O (400 – 420oC). 24. Fe + 2KOH (đặc) + 2H2O 3H2 (catôt) + K2FeO4 (anôt). (điện phân). Hoặc 2. 3. 4. 5. Hoặc 6. 7. 8. Hoặc Hoặc 9. Hoặc Hoặc 10. 11. Hoặc Hoặc 12. 13. 14. 15. 16. 17. Hoặc Hoặc Hoặc Hoặc 18. Hoặc Hoặc 19. 20. 21. 22. 23. Hoặc 24. MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ SẮT VÀ CÁC OXIT SẮT I - Một số điểm cần chú ý: 1) Hóa trị của sắt : - Nếu đặt CTTQ của oxit sắt : FexOy Þ hóa trị Fe : t = ( t = 2,3, hoặc ). - Hóa trị Fe trong Fe3O4 là hóa trị TB của 2 ng.tử Fe(III) và 1ng.tử Fe(II). 2) Phương pháp qui đổi . * Để giải bài toán hỗn hợp nhiều oxit sắt thì nên quy đổi: +) Fe3O4 Û hỗn hợp (FeO + Fe2O3) tỷ lệ mol 1 : 1 ( đúng cả 2 chiều ). +) Hỗn hợp FeO , Fe2O3 với tỷ lệ mol ¹ 1 : 1 thì không thể quy đổi thành Fe3O4. 3) Phương pháp bảo toàn nguyên tố: Thường gặp 2 trường hợp sau đây: * Trường hợp 1: Fe hoặc NO2 ­ ...) Þ =( bđ ) ( muối) + ( các sp khí ) = ( các sp khí ). * Trường hợp 2 : Fe Þ = ( bđ ) ( muối) + ( các sp khí ) = ( các sp khí ). .v.v. ( còn nhiều trường hợp khác) Nhận xét: Nếu biết khối lượng của các khí sản phẩm và hỗn hợp A ( hoặc muối Fe) thì có thể áp dụng định luật BTKL. Ví dụ : Trường hợp 1 : giả sử biết m1 (g) ( Fe + FexOy) ; biết b (mol) khí NO sinh ra. Áp dụng định luật BTKL ta có : ( trong đó : ) II- Một số bài toán minh họa 1) Để hòa tan hoàn toàn 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 % ( loãng). a) Tính khối lượng của dung dịch H2SO4 4,9% . b) Tính nồng độ % của các chất trong dung dịch thu được. Hướng dẫn: Vì số mol FeO = số mol Fe2O3 nên xem như Fe3O4. Vậy hỗn hợp được coi như chỉ có một oxit là Fe3O4 Fe3O4 + 4H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O 0,15 0,6 0,15 0,15 mol Khối lượng dung dịch H2SO4 4,9% : 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) 2) Cho m(g) hỗn hợp FeO, Fe3O4, Fe2O3 tan vừa hết trong V (lít) dung dịch H2SO4 loãng 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 nóng trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 8,8 gam chất rắn. Phần 2: làm mất màu vừa đúng 100ml dung dịch KMnO4 0,1M trong môi trường H2SO4 loãng dư. a) Viết các phương trình hóa học xảy ra. b) Tính m , V ( nếu dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,5M). Hướng dẫn: Xem Fe3O4 như hỗn hợp FeO và Fe2O3 Vậy hỗn hợp xem như chỉ có FeO và Fe2O3 : số mol lần lượt x,y. Các phương trình hóa học xảy ra: FeO + H2SO4 ® FeSO4 + H2O x x x (mol) Fe2O3 + 3H2SO4 ® Fe2(SO4)3 + 3H2O y 3y y (mol) dung dịch A Pư phần 1: FeSO4 + 2NaOH ® Fe(OH)2 ¯ + Na2SO4 0,5x 0,5x (mol) Fe2(SO4)3 + 6NaOH ® 2Fe(OH)3 ¯ + 3Na2SO4 0,5y y (mol) 2Fe(OH)2 + ½ O2 Fe2O3 + 2H2O 0,5x 0,25x (mol) 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O y 0,5y (mol) Ta có : 0,25x + 0,5y = Pư phần 2: 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8 H2SO4 ® 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8 H2O 0,5x ® 0,1x (mol) Ta có : 0,1x = 0,01 Þ x = 0,1 ( mol) (2) Thay (2) vào (1) ta được : y = 0,06 (mol) Vậy khối lượng hỗn hợp oxit sắt : m = (0,1´ 72 + 0,06 ´ 160 ) = 16,8 ( gam ) Thể tích dung dịch H2SO4 0,5M : V = * Có thể giải theo phương pháp bảo toàn nguyên tố Fe. ( các oxit ) = 2 ´ 0,055 = 0,11 mol ( FeO ) = Þ ( Fe2O3 ) = Vậy khối lượng hỗn hợp đầu : m = 2( 0,05 ´ 72 + ) = 16,8 gam. Số mol H2SO4 = 0,1 + (3 ´ 0,06) = 0,28 mol. Þ thể tích V = 0,56 lít. 3) Hỗn hợp A gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 ( với số mol bằng nhau). Cho m1(g) A vào ống sứ nung nóng rồi dẫn dòng khí CO đi qua ( CO pư hết ), thấy khí bay ra và trong ống còn 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. Hòa tan hết rắn B trong HNO3 nóng thì thấy bay ra 2,24 lít khí NO duy nhất ( đktc). a) Viết phương trình hóa học. b) Tính m1, m2 và số mol HNO3 đã phản ứng. Hướng dẫn: Xem phần FeO + Fe2O3 ( đồng mol) như Fe3O4 Vậy hỗn hợp chỉ gồm có Fe3O4 Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2 (1) Fe3O4 + CO 3FeO + CO2 (2) rắn B Phản ứng của rắn B với HNO3 : Fe + 4HNO3 ® Fe(NO3)3 + 2H2O + NO ­ (3) 3FeO + 10HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO ­ (4) 3Fe3O4 + 28HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + 14H2O + NO ­ (5) Đặt : = ( của hỗn hợp A ) ; Áp dụng ĐLBTKL cho (3),(4),(5) ta có: Suy ra ta có : 19,2 + 63(3a + 0,1) = 242a + Giải ra được : a = 0,27 Þ = 0,91 mol. Khối lượng của hỗn hợp đầu : m1 = 0,27 Theo pư (1) và (2) ta có : CO2 + Ba(OH)2 ® BaCO3 ¯ + H2O 0,105 0,105 (mol) = m2 = 0,105 ´ 197 = 20,685 gam. * Cách 2 : Vì rắn C gồm Fe, FeO, Fe3O4 tác dụng với HNO3 cho sản phẩm như nhau, nên đặt CTPT trung bình của rắn C: FexOy. Gọi a là số mol mỗi oxit trong A Þ qui đổi A chỉ gồm Fe3O4 : 2a (mol) xFe3O4 + (4x – 3y)CO 3FexOy + (4x – 3y)CO2 (1) 2a (mol) FexOy + (12x–2y) HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + (3x–2y)NO ­ + (6x-y)H2O (2) (12x–2y) (3x–2y) (mol) Ta có hệ phương trình : Û Giải hệ (I) và (II) Þ a = 0,045 ; = 0,0425 m1 = 0,045´ 2´ 232 = 20,88 gam. Áp dụng định luật BTKL cho pư (1) ta có : 20,88 + 28b = 19,2 + 44b giải ra b = 0,105 mol ( b là số mol CO2). 4) Đốt x (mol) Fe bởi O2 thu được 5,04 gam hỗn hợp A gồm các oxit của sắt. Hòa tan A trong HNO3 nóng dư thì thu được một dung dịch X và 0,035 mol khí Y ( gồm NO và NO2), biết = 19. Tính x. Hướng dẫn: Xem các oxit sắt chỉ gồm Fe2O3 và FeO ( vì Fe3O4 coi như FeO và Fe2O3) 4Fe + 3O2 2Fe2O3 (1) 2Fe + 3O2 2FeO (2) Phản ứng của rắn A với HNO3 : Fe2O3 + 6HNO3 ® 2Fe(NO3)3 + 3H2O (3) 3FeO + 10HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO ­ (4) FeO + 4HNO3 ® Fe(NO3)3 + 2H2O + NO2 ­ (5) Theo (3),(4),(5) ta có : ; Áp dụng định luật BTKL ta có : Û 5,04 + 63(3x + 0,035) = 242x + (0,035´ 2´ 19) + 18 Giải ra x = 0,07 mol 5) Muối A là muối cacbonat của kim loại R hóa trị n ( R chiếm 48,28% theo khối lượng ). Nếu đem 58 gam A cho vào bình kín chứa sẵn lượng O2 vừa đủ rồi nung nóng. Phản ứng xong thu được 39,2 gam rắn B gồm Fe2O3 và Fe3O4. a) Xác định CTPT của A. b) Nếu hòa tan B vào HNO3 đặc nóng, thu được khí NO2 duy nhất. Trộn lượng NO2 này với 0,0175 mol khí O2 rồi sục vào lượng nước rất dư thì thu được 2 lít dung dịch X. Xác định nồng độ mol của các chất trong dung dịch X. Hướng dẫn: a) Ta có Þ R = 28x chỉ có x = 2 , R = 56 là thỏa mãn ( Fe) CTPT của chất A là : FeCO3 b) gọi x, y lần lượt là số mol Fe2O3 và Fe3O4 trong rắn B. 2FeCO3 + ½ O2 Fe2O3 + 2CO2 2x x (mol) 3FeCO3 + ½ O2 Fe3O4 + 3CO2 3y y (mol) Ta có: giải ra được : x = y = 0,1 mol. Phản ứng của B với HNO3 : Fe2O3 + 6HNO3 ® 2Fe(NO3)3 + 3H2O Fe3O4 + 10HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + 3H2O + NO2 ­ 0,1 mol ® 0,1 mol 2NO2 + ½ O2 + H2O ® 2HNO3 Bđ: 0,1 0,0175 (mol) Pư: 0,07 0,0175 0,07 (mol) Spư: 0,03 0 0,07 (mol) 2NO2 + H2O ® HNO3 + HNO2 0,03 ® 0,015 0,015 (mol) Dung dịch X Þ ; . 6) Hòa tan a gam một oxit sắt FexOy vào trong dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thì thu được khí SO2 duy nhất.Mặt khác, nếu khử hoàn toàn a gam oxit sắt trên bằng khí CO, hòa tan lượng sắt tạo thành trong dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư) thu được lượng SO2 gấp 9 lần lượng SO2 ở thí nghiệm trên. a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra trong hai thí nghiệm trên. b) Xác định định công thức hóa học của oxit sắt. Hướng dẫn : 2FexOy + (6x -2y )H2SO4 ( đặc) xFe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2 ­ + (6x -2y )H2O (1) a (mol) ® (mol) FexOy + yH2 xFe + yH2O (2) a (mol) ® ax (mol) 2Fe + 6H2SO4 ( đặc) Fe2(SO4)3 + 3SO2 ­ + 6H2O (3) ax (mol) ® 1,5 ax ( mol) Theo đề bài : nên ta có : Þ Þ CTPT của oxit sắt là : Fe3O4. 7) Hòa tan một lượng oxit sắt FexOy vào dung dịch HNO3 loãng, 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 toàn bộ kim loại sinh ra hòa tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 đặc, nóng 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). a) Viết các phương trình hóa học. b) Xác định công thức hóa học của oxit sắt. Hướng dẫn : 3FexOy + (12x -2y )HNO3 3xFe(NO3)3 + (3x - 2y)NO ­ + (6x-y) H2O (1) a (mol) ® (mol) FexOy + yCO xFe + yCO2 (2) a (mol) ® ax (mol) Fe + 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 ­ + 3H2O (3) ax (mol) ® 3ax ( mol) Theo đề bài ta có : Vậy CTPT của oxit sắt là: FeO. 8) Để một phoi bào sắt nặng m ( gam) ngoài không khí, sau một thời gian thu được 12 gam rắn X gồm sắt và các oxit của sắt. Cho X tác dụng hoàn toàn với dung dịch axit HNO3 thấy giải phóng ra 2,24 lít khí NO duy nhất ( đo ở đktc). a) Viết các phương trình hoá học xảy ra. b) Tính khối lượng m của phoi bào sắt ban đầu. ( ĐS : 10,08 gam Fe ) Hệ thống kiến thức sử dụng trong chuyên đề: Kiến thức cơ bản Tính chất hóa học của muối (SGKHH9-T31) ND: Dung dịch muối có thể tác dụng với kim loại tạo thành muối mới và kim loại mới. Tính chất hóa học chung của kim loại (SGKHH9- T50) ND: Kim loại hoạt động hóa học mạnh hơn (trừ Na, K, Ca…) có thể đẩy kim loại hoạt động yếu hơn ra khỏi dung dịch muối, tạo thành muối mới và kim loại mới. Dãy hoạt động hóa học của kim loại và ý nghĩa (SGKHH9-T53,54) + K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, (H), Cu, Ag, Au + Kim loại đứng trước (trừ Na, K…) đẩy kim loại đứng sau ra khỏi dung dịch muối. Kiến thức nâng cao Tính chất hóa học của kim loại (SGKHH12-T86) Kim loại mạnh hơn có thể khử được ion của kim loại yếu hơn trong dung dịch muối thành kim loại tự do. Dãy điện hóa của kim loại (SGKHH12-T87,88) Dãy thế khử chuẩn (Bảng tuần hoàn các Nguyên tố hóa học) Hợp chất của sắt (SGKHH12-T144) Các muối sắt(III) có tính oxi hóa, dễ bị khử thành muối sắt(II). Các tài liệu tham khảo (kèm theo) Nội dung chính Cơ sở lí thuyết: Qua phần kiến thức cơ bản ở trên, hầu như chỉ nhắc đến kim loại tác dụng với dung dịch muối tạo ra muối mới và kim loại mới.Và khi vận dụng những bài toán có kim loại với dung dịch muối sắt (III), học sinh thường xác định sản phẩm là tạo muối mới và kim loại sắt, nên dẫn đến kết quả sai trong nhiều trường hợp. Việc giải những bài toán dạng này học sinh cần phân loại ra các trường hợp như sau: * Đối với kim loại tan trong nước: Với kim loại M tan trong nước (Na, Ca, Ba, K…) thì quá trình xảy ra như sau: Đầu tiên: M + nH2O → Mn+ + nOH- + n/2 H2↑ Sau đó: Fe3+ + 3OH- →Fe(OH)3↓ * Đối với kim loại không tan trong nước: Xét trong dãy thế khử chuẩn: Mg2+ Al3+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Ni2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Fe3+ Mg Al Mn Zn Cr Fe Ni Sn Pb Cu Fe2+ Như vậy: + Đối với kim loại M không tan trong nước đứng trước Fe trong dãy điện hóa () , thì khi phản ứng với muối Fe3+ có thể xảy ra theo 2 giai đoạn: Đầu tiên: M + Fe3+ →Mn+ + Fe2+ Sau đó: M + Fe2+ →Mn+ + Fe + Đối với kim loại từ Fe đến Cu thì phản ứng chỉ xảy ra theo một giai đoạn: M + Fe3+ →Mn+ + Fe2+ + Đối với kim loại sau Cu: không phản ứng với muối Fe3+ Phương pháp giải + Xác định chiều phản ứng + Xác định thứ tự phản ứng Các dạng biến (những chú ý) + Dấu muối Fe3+ trong sản phẩm tạo thành +hỗn hợp kim loại với muối Fe3+ + 1 kim loại với dung dịch hỗn hợp chứa muối Fe3+ + hỗn hợp kim loại với dung dịch hỗn hợp muối chứa muối Fe3+ Bài tập vận dụng Cho 4,8 gam Mg vào 500ml dung dịch Fe(NO3)3 0,4M. Sau phản ứng thu được dung dịch Y và m gam kim loại. Tìm giá trị của m? Bài giải: Ta có: nMg = 0,2 mol; nFe(NO3)3=0,2 mol PTHH : Mg + 2Fe(NO3)3→ Mg(NO3)2 + 2Fe(NO3)2 (1) 0,1mol ← 0,2mol → 0,2mol Sau phản ứng (1): nMgdư = 0,1 mol; nFe(NO3)2=0,2 mol Mg + Fe(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Fe 0,1mol→0,1mol →0,1mol Kim loại sau phản ứng là Fe: mFe = 0,1.56 = 5,6 (g) Cho a gam Mg vào dung dịch chứa 0,12 mol FeCl3. Sau phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 3,36 gam chất rắn. Tìm giá trị của a? Bài giải: Ta có các PTHH : Mg + 2FeCl2 →MgCl2 + 2FeCl2 0,06 mol←0,12mol →0,12mol Mg + FeCl2 → MgCl2 + Fe 0,06mol←0,06mol ←0,06mol Chất rắn là Fe: nFe = 3,36:56 = 0,06 mol (không thể có trường hợp chất rắn có dư Mg vì khi đó khối lượng chất rắn > mFe = 0,12.56 = 6,72g > 3,36g) => mMg = (0,06+0,06).24 = 2,88 (g). Cho 19,3 gam hỗn hợp bột Zn và Cu có tỉ lệ mol tương ứng là 1:2 vào dung dịch chứa 0,2 mol Fe2(SO4)3. Sau khi các phản ứng kết thúc thu được m gam kim loại. Tìm m? Bài giải: Theo đề bài: nZn = 0,1mol; nCu = 0,2mol. Thứ tự phản ứng: Zn + Fe2(SO4)3 → ZnSO4 + 2FeSO4 0,1mol→0,1mol => số mol Fe2(SO4)3 dư = 0,1 mol sẽ tiếp tục phản ứng với Cu: Cu + Fe2(SO4)3 → 2FeSO4 + CuSO4 0,1mol←0,1mol => nCu dư = 0,2-0,1= 0,1 mol. Vậy kim loại sau phản ứng chỉ là lượng Cu dư: m = mCu dư=0,1.64 = 6,4(g) Hòa tan 0,72 gam bột Mg vào 200ml dung dịch hỗn hợp AgNO3 0,15M và Fe(NO3)30,1M. Khuấy đều tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Tìm giá trị của m? Bài giải: nMg=0,03 mol ; nAgNO3=0,03 mol ; nFe(NO3)3= 0,02 mol Có thể coi thứ tự phản ứng xảy ra như sau: Mg + 2AgNO3 → Mg(NO3)2 + 2Ag↓ (1) 0,015mol←0,03mol →0,03mol Sau (1): nMg dư = 0,03-0,015 = 0,015mol. Tiếp tục: Mg + 2Fe(NO3)3→ Mg(NO3)2 + 2Fe(NO3)2 (2) 0,01mol ← 0,02mol → 0,02mol Sau phản ứng (2): nMgdư = 0,005 mol; nFe(NO3)2= 0,02 mol Mg + Fe(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Fe 0,005mol→0,005mol →0,005mol Chất rắn gồm 0,03mol Ag và 0,005mol Fe Vậy giá trị m = 0,03.108+ 0,005.56 = 3,52 (g) Nhúng 1 thanh Mg vào 400ml dung dịch Fe(NO3)30,5M. Sau một thời gian lấy thanh kim loại ra sấy khô và cân thấy khối lượng thanh kim loại tăng 0,8 gam. Tính khối lượng Mg đã tan ra? Bài giải: nFe(NO3)3 = 0,2 mol m thanh kim loại tăng = mFe tạo thành – mMg phản ứng phương trình phản ứng xảy ra: Mg + 2Fe(NO3)3→ Mg(NO3)2 + 2Fe(NO3)2 (1) 0,1mol ← 0,2mol → 0,2mol Mg + Fe(NO3)2 → Mg(NO3)2 + Fe (2) x mol →x mol →x mol => 56x – (0,1+x).24 = 0,8 →x = 0,1(mol) => mMg tan = (0,1+0,1).24 = 4,8 (g). Cho 27,2 gam hỗn hợp Fe và Fe2O3 hòa tan hoàn toàn trong lượng cần thiết dung dịch HCl 2M, sau phản ứng thu được 2,24 lit khí (ở đktc). Tính: Phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu. Thể tích dung dịch axit đã dùng. Bài giải: ở dạng bài này học sinh rất dễ nhầm…. Đặt số mol của Fe2O3 là x (mol); nH2 = 0,1 mol PTHH: Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O x mol→6x mol →2x mol Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 0,1mol← 0,2mol← 0,1mol Fe + 2FeCl3 → 3FeCl2 x mol← 2x mol theo đề bài, ta có: 160x + 56(0,1+x) = 27,2 => x=0,1 Vậy trong hỗn hợp ban đầu : %Fe2O3 = Thể tích HCl 2M đã dùng là: 400ml Cho 5,4 gam Al vào 150ml dung dịch hỗn hợp Fe(NO3)3 1M và Cu(NO3)2 1M. Sau khi phản ứng kết thúc thì thu được khối lượng chất rắn là bao nhiêu? Bài giải: nAl= 0,2 mol; nFe(NO3)3= 0,15 mol; nCu(NO3)2= 0,15 mol; Ta có các phương trình phản ứng sau: Al + 3Fe(NO3)3→ Al(NO3)3 + 3Fe(NO3)2 (1) 0,05mol ← 0,15mol → 0,15mol 2Al + 3Cu(NO3)2 → 2Al(NO3)3 + 3Cu (2) 0,1mol ← 0,15mol → 0,15mol 2Al + 3Fe(NO3)2 → 2Al(NO3)3 + 3Fe (3) 0,05mol → 0,075mol → 0,075mol Vậy g chất rắn sau phản ứng gồm: 0,15 mol Cu và 0,075 mol Fe mchất rắn = 0,15.64+ 0,075.56 = Cho Fe tác dụng vừa hết với dung dịch H2SO4 thu được khí A và 8,28g muối. Tính khối lượng Fe đã phản ứng, biết số mol Fe bằng 37,5% số mol H2SO4 đã dùng. Bài giải: Gọi số mol Fe, H2SO4 đã phản ứng lần lượt là a, b (mol) Nếu H2SO4 loãng => A là H2 Fe + H2SO4loãng →FeSO4 + H2↑(1) Theo đề: a/b=37,5%= 3/8; nhưng ở (1) a/b = 1/1 > 3/8 (loại) => H2SO4 đặc, nóng => A là SO2 2Fe + 6H2SO4 đặc nóng →Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 3H2O (2) b3mol ← bmol→ b6 mol (2) ab =13 Fe dư Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4 (a-b/3) (a-b/3) (3a-b) Vậy theo đề bài ta có: 1523a-b+400b2-a=8,28ab=38 => a=0,045b=0,12 => mFe = 0,045.56 = 2,52 (g) 9. Trộn 1,12 gam bột Fe với 9,28 gam oxit sắt FexOy tạo thành hỗn hợp X. Hòa tan hết X bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng, thu được 0,784 lit khí SO2 (đktc) và dung dịch Y. Để tác dụng vừa đủ với dung dịch Y cần 100ml dung dịch KI 1,1M. Viết các phương trình phản ứng và xác định công thức oxit sắt trên ? Bài giải : Các phản ứng có thể có : 2FexOy + (6x-2y)H2SO4 →xFe2(SO4)3 + (3x-2y)SO2 + (6x-2y)H2O (1) 2Fe +6H2SO4 →Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 3H2O (2) Fe + Fe2(SO4)3 →3FeSO4 (3) 2KI + Fe2(SO4)3 →2FeSO4 + I2 + K2SO4 (4) nFe= 0,02 mol; nSO2= 0,78422,4=0,035 mol nFe2(SO4)3=12nKI=12. 0,1.1,1 = 0,055 mol Trường hợp 1: Nếu không xảy ra phản ứng (3) nFe2(SO4)3/(2)=12nFe= 0,01 mol => nFe2(SO4)3/(1)=0,055-0,01= 0,045 mol nSO2/(2)=32nFe=0,03 mol => nSO2/(1)=0,035-0,03=0,005 mol Từ (1) ta có: x0,045=3x-2y0,005=> xy=0,678 (không hợp lí) Trường hợp 2 : Nếu xảy ra phản ứng (3) Gọi a, b, c lần lượt là số mol của FexOy, Fe tham gia các phản ứng (1), (2), (3). b+c=0,02 a56x+16y=9,28ax2+b2-c=0,055 a3x-2y2+32b=0,035 => xy=34 , vậy công thức của oxit sắt là Fe3O4 Nhúng một thanh kim loại R (hóa trị II) nặng 9,6g vào 0,5 lit dung dịch hỗn hợp A gồm Fe2(SO4)3 0,24M và FeSO4 0,2M. Sau một thời gian, lấy thanh kim loại ra, thấy dung dịch A biến đổi thành dung dịch B và có khối lượng đúng bằng khối lượng của dung dịch A ban đầu (coi lượng dung dịch hao hụt khối lượng không đáng kể và thể tích dung dịch xem như không thay đổi). Đem hòa tan hết thanh kim loại trong dung dịch HCl có dư thì thấy thoát ra 6,272 lit khí H2 (đktc). Xác định tên kim loại R Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch B. Bài giải : Đặt số mol R (trong 9,6g) là a mol ; Theo đề bài dung dịch A chứa 0,12 mol Fe2(SO4)3 và 0,1 mol FeSO4 Do tính oxi hóa Fe2+ < Fe3+ nên khi nhúng kim loại trước hết có phản ứng: R + Fe2(SO4)3 → RSO4 + 2FeSO4 (1) 0,12mol←0,12mol →0,12mol →0,12mol Nếu chỉ có phản ứng (1) xảy ra thì mddB > mddA (do nhận thêm một lượng kim loại R tan vào dung dịch) →trái với giả thiết (mddB = mddA). Vậy toàn bộ 0,12 mol Fe2(SO4)3 phản ứng hết và có thêm phản ứng sau: R + FeSO4 → RSO4 + Fe↓ xmol xmol xmol xmol vì mddB = mddA nên mR tan = mFe bám hay: (0,12+x)R = 56x (*) Thanh kim loại sau khi nhúng gồm xmol Fe bám và số mol R còn = a-(0,12+x) = b mol Phương trình phản ứng: R + 2HCl →RCl2 + H2↑ b mol → bmol Fe + 2HCl →FeCl2 + H2↑ x mol → x mol mR ban đầu = a.MR = 9,6 (**) nH2= x+b = x+a- (0,12+x) =0,28 (***) Từ (*), (**), (***) ta được: a= 0,4; MR=24 (Mg); x=0,09 mol b, từ kết quả trên, suy ra trong dung dịch B chứa: 0,21 mol MgSO4 và 0,25 mol Fe2(SO4)3, vậy: CM MgSO4=0,210,5=0,42M CM FeSO4=0,250,5=0,5M Bài tập tự giải: Cho m gam nhôm vào 200ml dung dịch chứa Cu(NO3)21M và Fe(NO3)31,5M, sau phản ứng thu được chất rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 0,336 lit khí (đktc). Tính giá trị của m? Hòa tan hoàn toàn 6,72 gam kim loại Fe trong 400ml dung dịch HNO3 1M, khuấy đều để phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch A và có khí không màu (duy nhất) thoát ra hóa nâu trong không khí. Cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam chất rắn khan? Cho 13,44 gam Fe vào dung dịch chứa 0,6 mol H2SO4 đặc nóng, sau phản ứng thu được dung dịch A và khí B duy nhất (đktc). Cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khan? Đun nóng m gam hỗn hợp Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 7:3 với một lượng dung dịch HNO3. Khi các phản ứng kết thúc, thu được 0,75m gam chất rắn, dung dịch X và 5,6 lit hỗn hợp khí NO và NO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Biết lượng HNO3 đã phản ứng là 44,1g. Tìm giá trị của m? Cho 4,32g bột Al vào 240ml dung dịch chứa CuCl2 1M và FeCl30,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn A và dung dịch B. Tính khối lượng của A? Tính nồng độ của dung dịch B? Cho a gam bột Fe tan vừa hết trong dung dịch chứa y mol H2SO4 thu được 2,688 lit SO2 (đktc) và dung dịch A, cô cạn A được 16,56 gam muối khan. Tìm giá trị x, y? Tính lượng dung dịch HNO3 1M cần thiết để hòa tan hết 8,4 gam Fe. Biết trong quá trình phản ứng thoát ra khí NO duy nhất. Cho một oxit sắt vào dung dịch H2SO4 loãng dư thu được dung dịch X. Dung dịch X có khả năng tác dụng được với dung dịch brom, làm mất màu dung dịch thuốc tím, hòa tan được đồng kim loại. Tìm công thức của oxit sắt và viết các phương trình phản ứng xảy ra? Tính khối lượng dung dịch H2SO4 nhỏ nhất để hòa tan hoàn toàn 18 gam hỗn hợp đồng mol Fe và Cu. Biết khí tạo thành là SO2 (duy nhất)? Nung hỗn hợp bột gồm 32 gam Fe2O3 với m gam Al ở nhiệt độ cao. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 34,7 gam hỗn hợp chất rắn X. Hòa tan toàn bộ hỗn hợp X trong lượng cần thiết dung dịch HCl 7,3% thoát ra V lit khí H2 (đktc)và thu được dung dịchX. Tính giá trị a, V? Tính nồng độ phần trăm của dung dịch X? Cho 23,2 gam hỗn hợp gồm Mg, Fe có tỉ lệ mol tương ứng là 3:7 phản ứng với V lit dung dịch HNO3 0,5M, thu được dung dịch B và 3,36 lit hỗn hợp khí Y (đktc) có khối lượng là 5,2 gam gồm 2 khí không màu (trong đó có 1 khí bị hóa nâu trong không khí) và còn lại 2,8 gam kim loại. Tính giá trị của V? Cho x mol Fe tác dụng với dung dịch chứa y mol HNO3 thu được khí NO duy nhất và dung dịch Z. Biện luận để xác định thành phần các chất trong dung dịch Z theo x, y? Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe, Fe2O3 tác dụng với 200ml dung dịch HNO3 loãng đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lit khí NO duy nhất(đktc), dung dịch Z1 và còn lại 1,46 gam kim loại. Viết các phương trình phản ứng xảy ra Tính nồng độ mol của dung dịch HNO3 Tính khối lượng muối trong dung dịch Z1 Một dung dịch chứa a mol H2SO4 hòa tan vừa hết b mol Fe thu được khí A và 42,8 gam muối khan. Nung lượng muối này ở nhiệt độ cao, không có không khí đến khối lượng không đổi thu được hỗn hợp khí B và một chất rắn nguyên chất. Tính a, b, biết a/b = 2,4. Tính tỉ khối hỗn hợp khí B so với không khí? Cho p gam Fe vào V ml dung dịch HNO3 1M thấy Fe phản ứng hết thu được 0,672 lit NO (ĐKTC). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 7,82 gam muối khan. Tìm giá trị của p và V? Hòa tan hết 5,6 gam Fe trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được dung dịch A. Thêm NaOH dư vào A thu được kết tủa B. Nung B trong điều kiện không có oxi đến khối lượng không đổi thu được chất rắn D, còn nung B trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn E. Biết mE- mD = 0,48 gam. Tính số mol mỗi chất trong A. Cho m gam hỗn hợp Cu và Fe (trong đó Cu chiếm 60% về khối lượng) tác dụng với H2SO4 đặc nóng. Sau phản ứng thu được 2,24 lit khí SO2 (đktc), dung dịch A và 0,75m (g) kim loại. Tính m? Cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khan? Cho 29,6 gam hỗn hợp A gồm kim loại Cu và sắt oxit tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư. Sau phản ứng thu được dung dịch B và 3,36 lit khí SO2 duy nhất. Cô cạn dung dịch B được 76 gam muối khan. Xác định công thức của oxit sắt Lấy 29,6 gam hỗn hợp A ở trên tác dụng với