Sau đây tôi xin đưa ra phương pháp công thức tính nhanh để xác định công thức oxit sắt một cách hiệu quả.. Dẫn luồng khí CO dư đi qua ống sứ đựng 16gam bột FexOy nung nóng, sau khi phản
Trang 1BÀI TẬP XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC OXIT SẮT (FexOy)
Ths Nguyễn Mậu Đức - Khoa Hóa trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên
Với hình thức thi trác nghiệm hiện nay việc tìm ra đáp số nhanh và chính xác là đòi hỏi lớn của mỗi học sinh chúng ta Đặc biệt là đối với những bài tập xác định công thức thường phải biện luận mất nhiều thời gian Sau đây tôi xin đưa ra phương pháp công thức tính nhanh để xác định công thức oxit sắt một cách hiệu quả Mỗi ví dụ tôi sẽ giải bằng vài phương pháp khác nhau để các bạn so sánh
A CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP
Để xác định công thức của oxit sắt (Fe x O y ) ta có thể làm như sau:
Cách 1: Lập tỉ lệ
y
x hoặc
O
Fe
n
n , y
x hoặc
O
Fe
n
n
có các trường hợp sau:
) O Fe ( 4
3
; ) O Fe ( 3
2
; ) FeO ( 1
1 n
n
hoÆc
y
x
4 3 3
2 O
Fe
Cách 2: Xác định khối lượng mol phân tử Fe x O y
Oxit Fe x O ytác dụng với H2SO4 hoặc HNO3 cho sản phẩm khử Oxit là FeO hoặc
Fe3O4
e Fe O
Fe0 3 1
e Fe
O
3
/
8
n FexO y =n electron nhuong n electron nhan M FexO y =
electron nhuong(hoac nhan)
FexO n
FeO (M = 72đvc) ; Fe2O3 (M = 160) ; Fe3O4 (M = 232)
B VÍ DỤ MINH HỌA
Bài 1 Để hoà tan 4gam oxit FexOy cần 52,14ml dung dịch HCl 10% (d = 1,05 g/ ml) Vậy công thức oxit là:
A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D Fe2O3 hoặc FeO
Bài giải
Cách 1: Phương pháp đại số
Cách 1.1:
Đặt số mol của oxit sắt là a (56x + 16y)a = 4
Từ phản ứng:
y
x O
Fe + 2yHCl xFeCl y / x + yH2O
Trang 2a 2ay
100 5 , 36
10 05 , 1 14 , 52 ay 2
nHCl ay = 0,075 ax = 0,05
Ta có:
3
2 075 , 0
05 , 0 y
x ay
ax
3 y
2 x (Fe2O3) (Đáp án C)
Cách 1.2:
Từ phản ứng:
y
x O
Fe + 2yHCl xFeCl y / x + yH2O
3
2 y
x y
2
15 , 0 y 16 x 56
4
3 2
Cách 2: Xét 3 oxit sắt là FeO, Fe3O4, Fe2O3
- Trường hợp 1: oxit là FeO
Từ phản ứng:
FeO + 2HCl FeCl2 + H2O
0,5/9 1/9
Số mol: nHCl = 1/9 0,15 (loại)
- Trường hợp 2: oxit là Fe3O4
Từ phản ứng:
Fe3O4 + 8HCl FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
1/58 4/29
Số mol: nHCl = 4/29 0,15 (loại)
- Trường hợp 3: oxit là Fe2O3
Từ phản ứng:
Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O
0,025 0,15
Số mol: nHCl = 0,15 (thoả mãn)
Vậy oxit sắt là Fe2O3 (Đáp án C)
Cách 3: Bảo toàn số mol nguyên tử
Cách 3.1:
56
075 , 0 16 4 n 075 , 0 2
n n
O H ) Oxit (
) O Fe ( 3
2 075
,
0
05 ,
0
n
n
3 2 O
Cách 3.2:
3
160 M
y
075 , 0 n
075 , 0 2
n n
n
y x y
x
HCl O
H ) Oxit (
y = 3 ; x = 2 (Fe2O3) (Đáp án C)
Cách 4: Bảo toàn điện tích:
Trang 305 , 0 56
075 , 0 16 4 n 075 , 0 n
15 , 0 n
n
O Cl
) O Fe ( 3
2 075
,
0
05 ,
0
n
n
3 2 O
Fe
Bài 2 Dẫn luồng khí CO dư đi qua ống sứ đựng 16gam bột FexOy nung nóng, sau khi phản ứng kết thúc (giả sử xảy ra phản ứng khử trực tiếp oxit sắt thành Fe kim loại), toàn bộ khí thoát ra được dẫn vào bình đựng nước vôi trong dư thấy có 30gam kết tủa trắng Vậy công thức oxit FexOy là:
A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D Fe2O3 hoặc FeO
Bài giải
Cách 1: Phương pháp đại số
Đặt số mol FexOy là a (56x + 16y)a = 16
Xảy ra các phản ứng:
FexOy + yCO xFe + yCO2
a ay
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3
ay ay
3
2 y
x 2 , 0 ax 3
, 0 100
30 ay
Cách 2:
Cách 2.1: Bảo toàn khối lượng
2 , 0 n 3 , 0 44 n
56 3 , 0 28 16 m
m m
m
n n
Fe Fe
CO Fe
) p ( CO O
Fe
CO
) p ( CO
2 y
x
2
3 , 0 n 8 , 4 2 , 0 56 16
3
2 3 , 0
2 , 0 n
n
3 2 O
Cách 2.2: Bảo toàn khối lượng + Bảo toàn số mol nguyên tử Fe
2 , 0 n 3 , 0 44 n
56 3 , 0 28 16 m
m m
m
n n
Fe Fe
CO Fe
) p ( CO O
Fe
CO
) p ( CO
2 y
x
2
) O Fe ( 3 y
; 2 x x 80 x 2 , 0
16 M
x
2 ,
0
y x y
Cách 3:
Trong phản ứng khử Oxit sắt bằng khí CO ta luôn có:
2 , 0 n 2 , 11 3 , 0 16 16 m
3 , 0 n
Cách 3.1:
) O Fe ( 3
2 3
,
0
2
,
0
n
n
3 2 O
Cách 3.2: Bảo toàn số mol nguyên tử O
Trang 4Ta có: y
3
160 y
3 , 0
16 M
y
3 , 0 n
y x y
Fe y = 3 ; x = 2 (Fe2O3) Cách 3.3: Bảo toàn số mol nguyên tử O
3
2 y
x 16
y
3 , 0 ).
y 16 x 56 ( y
3 , 0
y
Bài 3 Hoà tan 16,4gam hỗn hợp bột X gồm Fe kim loại và một oxit sắt bằng dung
dịch HCl dư, thu được 3,36lít khí (đktc) và dung dịch A Cho A tác dụng với lượng
dư dung dịch NaOH, sau đó đun nóng trong không khí đến phản ứng hoàn toàn thu được kết tủa B Nung B ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được 20gam chất rắn Vậy công thức oxit FexOy là:
A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D Fe2O3 hoặc FeO Bài giải
Cách 1: Phương pháp đại số
Đặt số mol các chất trong 16,4gam hỗn hợp X { Fe: a ; FexOy: b }
56a + (56x + 16y)b = 16,4
X + HCl xảy ra các phản ứng:
y
Fe + 2yHCl xFeCl2y / x + yH2O
b bx
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
a a a
4 , 22
36 , 3 a
n
2
Dung dịch A gồm { FeCl2: 0,15 ; FeCl y / x: bx ; HCl dư }
Từ các phản ứng:
H+ +
OH H2O
Fe2+ + 2
OH Fe(OH)2 0,15 0,15
x
y
Fe +
OH x
y
2
Fe ( OH ) y / x
bx bx
Nung kết tủa xảy ra các phản ứng:
4Fe(OH)2 + O2 2Fe2O3 + 4H2O
0,15 0,075
4xFe ( OH ) y / x + (3x - 2y)O2 2xFe2O3 + 4yH2O
bx 0,5bx
Chất rắn thu được là Fe2O3: (0,5bx + 0,075)
Trang 5 160.(0,5bx + 0,075) = 20 bx = 0,1 ; by = 0,15 ( Fe O )
3
2 15 , 0
1 , 0 y
x
3 2
Cách 2: Bảo toàn electron + Bảo toàn số mol nguyên tử
Đặt số mol các chất trong 16,4gam hỗn hợp X { Fe: a ; FexOy: b }
Bảo toàn số mol electron: 2.nFe 2.nH2 2a 2.0,15 a 0,15 (II)
20 gam chất rắn là Fe2O3: 0,5(a + bx) a + bx = 0,25 (III)
I, II, III a = 0,15 ; bx = 0,1 ; by = 0,15 ( Fe O )
3
2 15 , 0
1 , 0 y
x
3 2
Cách 3: Bảo toàn electron + Bảo toàn số mol nguyên tử
Bảo toàn số mol electron: 2 nFe 2 nH nFe 0 , 15
gam 8 m
4 , 16 m
15 , 0
.
56
mX FexOy FexOy
Ta có sơ đồ:
05 , 0
O xFe
075 , 0
O Fe
x
1 , 0
O Fe 2
15 , 0
Fe 2
3 2
3 2
y x
Cách 3.1: x 80 x x 2 ; y 3 ( Fe O )
1 , 0
8
y
3
2 y
x 8 x
1 , 0 ).
y 16 x 56
Cách 3.3: Khối lượng Fe2O3 do Fe tạo ra là: m 160 0 , 075 12 gam
3
2 O
Khối lượng Fe2O3 do FexOy tạo ra là m Fe 2 O 3 20 12 8 gam m Fe x O y
Oxit sắt phải là Fe2O3
Bài 4 Nung nóng 18,56gam hỗn hợp A gồm FeCO3 và một oxit sắt Fe x O ytrong không khí tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí CO2 và 16gam một oxit sắt duy nhất Cho khí CO2 hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 15,76gam kết tủa Vậy công thức oxit FexOy là:
A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D Fe2O3 hoặc FeO
Bài giải
Chú ý: Các oxit sắt, nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi luôn tạo
thành Fe2O3 16gam oxit sắt duy nhất là Fe2O3
Cách 1: Phương pháp đại số
Đặt số mol các chất trong 18,56 gam A {FeCO3: n ; FexOy: m}
116n + (56x + 16y)m = 18,56
Từ các phản ứng:
Trang 64FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2
n 0,5n n
4Fe x O y + (3x - 2y)O2 2xFe2O3
m 0,5mx Chất rắn là Fe2O3: 0,5(n + mx) 160.0,5(n + mx) = 16 n + mx = 0,2
Từ phản ứng:
Ba(OH)2 + CO2 BaCO3 + H2O
0,08 0,08
nCO2 n0,08 mx = 0,12 ; my = 0,16 ( Fe O )
4
3 16 , 0
12 , 0 y
x
4 3
Cách 2: Phương pháp bảo toàn
Đặt số mol các chất trong 18,56 gam A {FeCO3: n ; Fe x O y: m}
116n + (56x + 16y)m = 18,56
Bảo toàn số mol nguyên tử C và Fe: n n n 0 , 08
3
2 , 0 mx n 1 , 0 ) mx n (
5
,
0
n
3
2 O
Từ đó mx = 0,12 ; my = 0,16 ( Fe O )
4
3 16 , 0
12 , 0 y
x
4 3
Cách 3:
Bảo toàn nguyên tử C:
gam 28 , 9 08 , 0 116 56 , 18 m
08 , 0 n
n
y x 3
12 , 0 n
06 , 0 n
04 , 0 2
n
nFe O (FeCO ) FeCO Fe O (Fe O ) Fe(Fe O )
y x y
x 3 2 3
3
3
) O Fe ( 4
3 16 , 0
12 , 0 n
n 16 , 0 16
12 , 0 56 28 , 9
O
Fe )
O
Fe
(
Cách 4:
Bảo toàn nguyên tử C:
gam 28 , 9 08 , 0 116 56
, 18 m
08 , 0 n
n
y x 3
Ta có sơ đồ:
06 , 0
O xFe
04 , 0
O Fe
x
12 , 0
O Fe 2
08 , 0
FeCO 2
3 2
3 2
y x 3
3
232 x
12 , 0
28 , 9
y
4
3 y
x 28 , 9 x
12 , 0 ).
y 16 x 56
Trang 7Bài 5 (Câu 46 - Mã đề 231 - TSCĐ Khối A 2007)
Cho 4,48 lít CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20 Công thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng là
C Fe2O3; 65% D Fe3O4; 65%
Bài giải
FexOy + yCO xFe + yCO2
Khí thu được có M 40 gồm 2 khí CO2 và CO dư
CO
n 3
n 1 %V CO 2 75% Mặt khác: CO ( ) CO2
75
n n 0,2 0,15
100
p. mol nCO dư = 0,05 mol
Thực chất phản ứng khử oxit sắt là do
CO + O (trong oxit sắt) CO2
nCO = nO = 0,15 mol mO = 0,1516 = 2,4 gam
mFe = 8 2,4 = 5,6 gam nFe = 0,1 mol
Theo phương trình phản ứng ta có:
2
Fe CO
n x 0,1 2
n y 0,153 Fe2O3 (Đáp án B)
Bài 6 Khử hoàn toàn a gam một oxit sắt bằng CO ở nhiệt độ cao, người ta thu
được 14,56g sắt và 8,736 lít CO2 đktc Vậy công thức oxit là:
A FeO B Fe3O4 C Fe2O3 D Fe2O3 hoặc FeO
Bài giải
- Vì khử hoàn toàn nên sản phẩm là Fe
- Lập tỉ lệ theo khối lượng suy ra tỉ lệ hóa trị y x => Công thức oxit
- Hoặc tính số mol CO2 suy ra số mol oxit, rồi lập phương trình f(x,y) = 0 => Công thức oxit
yCO + FexOy xFe + yCO2
y
x
39
,
0
0,39 mol
y
x
m Fe 0,39 56 14 , 56
=> 32
y
x
=> Oxit sắt là Fe2O3 => Chọn C
2
CO
CO
40
Trang 8Bài 7 Hòa tan hoàn toàn m (g) oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc thu được 4,48 lít khí SO2 (đktc) và 240g muối khan Công thức oxit là:
A Fe2O3 B Fe3O4 C FeO D FeO hoặc Fe3O4
Tư duy
mol
n Fe SO 0 , 6
400
240
3
4
2 ( ) , cần tìm tỉ số x y hoặc y x
Phản ứng: 2FexOy – (3x-2)e H 2SO 4 x.Fe2(SO4)3
x
2 , 1
0,6 mol
Bài giải
Bước 1: Theo ĐLBT nguyên tố:
) ( 2 , 1 6 , 0
2
2
3
2 ( ) mol
x x
n
x
n oxit Fe SO
Bước 2: Theo ĐLBT electron: 1,2.( 3x 2y) ( 6 4 ).n SO2
3
4 4
, 0 4 , 2 6 , 3 4 , 22
48 , 4 ).
4 6 ( ) 2
3
.(
2
,
1
x
y x
y y
x
x
=> Chọn B
Bài 8 Hòa tan hết 34,8g FexOy bằng dung dịch HNO3 thu được dung dịch A Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A, kết tủa thu được đem nung ở nhiệt độ cao cho đến khối lượng không đổi Dùng H2 để khử hết lượng oxit tạo thành sau nung thì thu được 25,2g chất rắn FexOy là:
A Fe2O3 B Fe3O4 C FeO, Fe2O3 D FeO
Tư duy:
ĐlBT nguyên tố Fe: Sắt trong oxit là sắt thu được
Chất rắn là Fe với n Fe 0 , 45mol
56
2 , 25
ĐLBT nguyên tố oxi:
16
Fe oxit O
m m
Bài giải
ĐLBT nguyên tố oxi: n m oxit m Fe mol
16
2 , 25 8 , 34
X:y = mFe : mO = 0,45 : 6 = 3: 4 Vậy oxit là Fe3O4
=> Chọn B
B BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 1 X là một oxit kim loại Để khử hết 11,6 gam X cần dùng 4,48 lít khí CO (dktc).
Toàn bộ lượng kim loại tạo thành cho tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 0,225 (mol) khí SO2 X là:
A Fe3O4 B FeO C Cu2O D Fe2O3
Trang 9Bài 2 Lấy 21,6 (g) X (là oxit kim loại) hòa tan bằng dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 (l) khí NO (dktc) là sản phẩm khử duy nhất Xác định X?
A FeO B Cu2O C Fe3O4 D Cả A và B
Bài 3 Lấy 34,8 gam một oxit kim loại (X) hòa tan bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được 1,68 lít khí SO2 (dktc) X là:
A FeO B Cu2O C Fe3O4 D PbO2
Bài 4 Hòa tan hết 18,56 (g) một ôxit sắt bằng dung dịch HNO3 thu được 0,224 (l) một chất khí X (dktc) và dung dịch chỉ chứa một muối và HNO3 dư Công thức của oxit sắt và của X là:
A FeO và NO B Fe3O4 và NO2 C Fe3O4 và N2O D FeO và NO2
Bài 5 Lấy 37,6 (g) hỗn hợp X gồm 2 oxit của sắt tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 (l) khí NO duy nhất (đktc) Tính khối lượng mỗi oxit
A FeO; 21,6g; Fe2O3: 16 g B Fe2O3: 14,4 g; Fe3O4 : 23,2g
C FeO: 14,4g; Fe3O4: 23,2 g D A và C
Bài 6 Hoà tan 63,2 gam hỗn hợp Mg, Zn và ôxit kim loại MxOy trong dung dịch
H2SO4 loãng dư thu được 6,72 lít H2 (đktc) Hoà tan 63,2 gam hỗn hợp trên bằng dung dịch H2SO4đặc, nóng, dư thu được 8,96 lít SO2 (đktc) Oxit MxOy là:
Bài 7 Hòa tan hỗn hợp X gồm 11,2 gam kim loại M và 69,6 gam oxit MxOy trong
2 lit dung dịch HCl thu được dung dịch A và 4,48 lit hidro (đktc) Nếu cùng hòa tan hỗn hợp X đó trong 2 lít dung dịch HNO3 thì thu được dung dịch B và 6,72 lit
NO (là sản phẩm khử duy nhất (đktc) Kim loại M và oxit MxOy là:
A Na và Na2O B Fe và FeO C Ca và CaO D.Fe và Fe3O4
Địa chỉ liên hệ:
Nguyễn Mậu Đức - Khoa Hóa trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên- đường Lương Ngọc Quyến – TP Thái Nguyên
ĐT: 0983.834.724
E mail: mauducsptn@gmail.com