Trộn 0,5g bột Al với hỗn hợp bột Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí một thời gian được hỗn hợp rắn X.. Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dị
Trang 1PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HỖN HỢP SẮT VÀ OXIT SẮT 1-Dạng 1: KL Fe tỏc dụng với H 2 SO 4 đn hoặc HNO 3
a) Thứ tự phản ứng: Fe + 4HNO3 => Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1)
2Fe + Fe(NO3)3 => 3Fe(NO3)3 (2)
2Fe + 6H2SO4 => Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (3)
Fe + Fe2(SO4)3 => 3FeSO4 (4)
b) Bài toàn hụ̀n hợp kim loa ̣i tan hờ́t trong HNO 3 hoặc H 2 SO 4 khụng tạo muối amoni NH 4 NO 3
Cõ̀n chú ý: - HNO3 , H2SO4 đă ̣c nguụ ̣i khụng tác du ̣ng với Al, Fe, Cr
- Sử du ̣ng phương pháp bảo toàn e:
∑enhận (kim loại)=∑echo (chất khí)
- Khụ́i lươ ̣ng muụ́i NO-3: (manion tạo muối = manion ban đầu – manion tạo khớ)
−
3
3
kim loại
e traođổi
NO (trong muối kim loại )
+
- Khụ́i lươ ̣ng muụ́i SO42 -: −
−
2
2
kim loại
e trao đổi
SO (trong muối kim loại )
+
- Cần nhớ một số cỏc bỏn phản ứng sau:
2H+ + 2e → H2 NO3- + e + 2H+ → NO2 + H2O
SO42– + 2e + 4H+ → SO2 + 2H2O NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O
SO42– + 6e + 8H+ → S + 4H2O 2NO3- + 8e + 10H+ N2O + 5H2O
SO42– + 8e + 10H+ → H2S + 4H2O 2NO3- + 10e + 12H+ → N2 + 6H2O
NO3- + 8e + 10H+ → NH4+ + 3H2O
Ví du ̣ 1: Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu bằng dung dịch HNO3 dư, kết thỳc thớ nghiệm thu được 6,72 lớt (đktc) hỗn hợp B gồm NO và NO2 cú khối lượng 12,2 gam
a) Khối lượng muối nitrat sinh ra là
b) Tớnh số mol HNO3 phản ứng
Giải
2
2
NO B
NO B
a + b = = 0,3 mol
22,4
b = 0,2 mol
b = 12,2 gam
n =
m = 30a + 46
kim loại muối + NO (trong muối)
⇒
b) NO3- + e + 2H+ → NO2 + H2O
0,4 0,2 mol
NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O 0,4 0,1mol
Số mol HNO3 phản ứng = 0,8 mol
Vớ dụ 2: Cho 1,68 gam hụ̃n hơ ̣p A gụ̀m Fe, Cu, Mg tác du ̣ng hờ́t với H2SO4 đă ̣c nóng Sau phản ứng thṍy ta ̣o hụ̃n hơ ̣p muụ́i B và khí SO2 có thờ̉ tích = 1,008 lít (đktc) Tính khụ́i lượng muụ́i thu được và số mol H2SO4 phản ứng
Vớ dụ 3: Cho m gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu (trong đú Fe chiếm 30% về khối lượng) vào 50 ml dung
dịch HNO3 nồng độ 63% (d = 1,38 gam/ml) đun núng, khuấy đều hỗn hợp tới cỏc phản ứng hoàn toàn thu được rắn A cõn nặng 0,75 m gam, dung dịch B và 6,72 lớt hỗn hợp khớ NO2 và NO (ở đktc) Hỏi cụ cạn dung dịch B thỡ thu được bao nhiờu gam muối khan? (Giả sử trong quỏ trỡnh đun núng HNO3 bay hơi khụng đỏng kể)
Giải: Khối lượng Fe = 0,3m (g); khối lương rắn A = 0,75 m(g) Suy ra lượng Fe phản ứng = 0,25 m →Fe
dư ; Cu chưa phản ứng Dung dịch B chứa Fe(NO3)2 , khụng cú Fe(NO3)3 và Cu(NO3)2
nhỗn hợpkhớ = 6,72/22,4= 0,3 mol
63 100
63 38 , 1 50
Trang 2Fe → Fe+2 + 2e
NO3- + 3e →NO
NO3- +e → NO2
Số mol NO3- tạo muối = 0,69 – 0,3 = 0,39 (mol) Khối lượng Fe(NO3)2 = 1.0,39(56 62.2) 35,1( )
Câu 1:Cho 6,72 gam Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol H2SO4 đặc, nóng (giả thiết SO2 là sản phẩm khử duy nhất) Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được (cho Fe = 56)
A 0,12 mol FeSO4 B 0,03 mol Fe2(SO4)3 và 0,06 mol FeSO4
C 0,02 mol Fe2(SO4)3 và 0,08 mol FeSO4 D 0,05 mol Fe2(SO4)3 và 0,02 mol Fe dư
Câu 2 :Cho 0,015 mol Fe vào dung dịch chứa 0,04 mol HNO3 đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X thì thu được m gam muối
Câu 3: Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch HNO3 1M, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X Dung dịch X có thể hoà tan tối đa m gam Cu Giá trị của
1 Hòa tan hoàn toàn 12g hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO3 thu được V lit hỗn hợp khí X (đkc) gồm NO và NO2 và dd Y (chỉ chứa 2 muối và axit dư) Tỉ khối của X đối với H2 bằng 19 Giá trị của V là: A 4,48 B 5,6 C 2,24 D 3,36
2 Hỗn hợp X gồm Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 7:3 Lấy m gam X phản ứng hoàn toàn với
dd chứa 0,7 mol HNO3 Sau phản ứng còn lại 0,75m gam chất rắn và có 0,25 mol khí Y gồm NO và NO2 Giá trị của m là: A 40,5 B 50,4 C 50,2 D 50
3 Hỗn hợp gồm 0,15 mol Cu và 0,15 mol Fe phản ứng vừa đủ với dd HNO3 thu được 0,2 mol khí NO (đkc, sản phẩm khử duy nhất) Tổng khối lượng các muối trong dd sau phản ứng là
A 64,5g B 40,8g C 51,6 D 55,2
4 Hòa tan 5,6g hỗn hợp Cu và Fe vào dd HNO3 1M, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn được 3,92g chất rắn không tan và khí NO (sản phẩm khử duy nhất) Biết trong hỗn hợp ban đầu Cu chiếm 60% khối lượng Thể tích dd HNO3 đã dùng là
A 0,07 lit B 0,08 lit C 0,12 lit D 0,16 lit
5 Hòa tan 14,8 g hỗn hợp Fe và Cu vào lượng dư dd hỗn hợp HNO3 và H2SO4 đặc nóng Sau phản ứng thu được 10,08 lit NO2 và 2,24 lit SO2 (đều đkc) Khối lượng Fe trong hỗn hợp ban đầu là
A 5,6g B 8,4g C 18g D 18,2g
2.
Dạng hỗn hợp sắt và các oxit phản ứng với chất oxi hóa mạnh (Quy đổi nguyên tử)
1- Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 thì cần 0,05 mol H2 Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trên bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thì thu được V ml khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) Giá trị của V là
2 Lấy 11,36 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 đem hoà trong HNO3 loãng dư nhận được 1,344 lít
NO và dung dịch X Cô cạn dung dịch X được m gam muối khan Giá trị của m là:
3 Lấy m gam hỗn hợp (FeO, Fe2O3, Fe3O4) đem hoà vào HNO3 đậm đặc dư thì nhận được 4,48 lít NO2 (đktc) và dung dịch X Cô cạn dung dịch X được 145,2 gam muối khan Vậy m có giá trị là:
4- Cho hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4 có khối lượng 4,04 gam phản ứng với dung dịch HNO3 dư thu được 336 ml khí NO(đktc, sản phẩm khử duy nhất) Số mol HNO3 tham gia phản ứng là:
A 0,06 (mol) B 0,036 (mol) C 0,125(mol) D 0,18(mol).
5 Trộn 0,5g bột Al với hỗn hợp bột Fe2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không
có không khí một thời gian được hỗn hợp rắn X Hòa tan X trong dd HNO3 đặc nóng dư thì thể tích khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất) thu được ở đkc là
Trang 36: Hòa tan hoàn toàn 20,88 gam một oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sunfat khan Giá trị của
Phát triển bài toán:
Trường hợp 1: Cho nhiều sản phẩm sản phẩm khử như NO2, NO ta có vẫn đặt hệ bình thường tuy nhiên chất nhận e bây giờ là HNO3 thì cho 2 sản phẩm
Trường hợp 2: Nếu đề ra yêu cầu tính thể tích hoặc khối lượng của HNO3 thì ta tính số mol dựa vào bảo toàn nguyên tố N khi đó ta sẽ có:
n = n + n = n + n n
3 Dạng đốt cháy Sắt trong không khí rồi cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa (Bảo toàn e)
Câu 1(ĐHA -10): Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Zn, Mg trong oxi, sau một thời gian
thu được 2,71 gam hỗn hợp Y Hòa tan hoàn toàn Y vào dung dịch HNO3 (dư), thu được 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Số mol HNO3 đã phản ứng là
NO3- + 3e + 4H+ → NO + 2H2O 0,12 0,03mol
2
2 2
+ + − →
Số mol HNO3 phản ứng = 0,18 mol
1: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO,
Fe2O3 và Fe3O4 Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư), thu được 4,2 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) Tính m?
ĐS: 15 gam.
2 Nung nóng m gam bột sắt ngoài không khí, sau phản ứng thu được 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO,
Fe2O3 và Fe3O4 Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 loãng thu được 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO và
NO2 có tỉ khối so với H2 là 19 Tính m và thể tích HNO3 1M đã dùng?
3 Lấy m gam sắt đem đốt trong oxi không khí ta được hỗn hợp rắn X (gồm 4 chất rắn) cân nặng 12 gam,
hỗn hợp rắn X đem hoà trong HNO3 dư nhận được 2,24 lít khí NO (đktc) Vậy m có giá trị là:
4 Lấy p gam Fe đem đốt trong oxi ta được 7,52 gam hỗn hợp X gồm 3 oxit Hỗn hợp X đem hoà tan trong
H2SO4 đặm đặc dư được 0,672 lít SO2 (đktc) Vậy p có giá trị là:
5 Để m gam phoi Fe ngoài không khí sau 1 thời gian thu được 12g chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 Hòa tan hết X trong dd H2SO4 đặc nóng thu được 2,24 lit khí SO2 (đkc) Giá trị của m là
A 9,52 B 9,62 C 9,42 D 9,72
6 Cho 11,2g Fe tác dụng với oxi được m gam hỗn hợp X gồm các oxit Hòa tan hết X vào dd HNO3 dư thu được 896 ml NO (đkc, sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của m là
A 29,6 B 47,8 C 15,04 D 25,84
7 Để m gam bột Fe ngoài không khí một thời gian thu được 11,8g hỗn hợp gồm Fe và các oxit sắt Hòa tan
hoàn toàn hỗn hợp đó bằng dd HNO3 loãng thu được 2,24 lit khí NO duy nhất (đktc) Giá trị của m là
A 9,94 B 10,04 C 15,12 D 20,16
4 Dạng khử không hoàn toàn Fe 2 O 3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh là HNO 3 hoặc
H 2 SO 4 đặc nóng (Bảo toàn e)
Đề ra: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng Sau một thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) Tính m ?
2 3
,
o
HNO dn CO
t
Fe O
Trang 4Cách 1: Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO, chất nhận e là HNO3 Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe2O3 Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan x trong HNO3 đề tính tổng số mol Fe
ĐS: m = 12 gam
Cách 2: Dĩ nhiên trong bài toán trên ta cũng có thể giải theo cách tính số mol O bị CO lấy theo phương
trình:
2
2 2
−
CO O CO e và 5 4
2
1
N+ + → e N O+
Sau đó dựa vào định luật bảo toàn khối lượng (tăng giảm khối lượng) ta có: m = 10,44 + mO
m(Fe 2 O 3 ) + m (CO) = m (X) + m(CO 2 ) hay m rắn trước - m rắn sau = m Otrong oxit đã bị khử
số mol CO2 = số mol CO
số mol Fe(Fe2O3) = số mol Fe(X) = số mol Fe (muối)
tổng điện tử (CO) nhường = tổng điện tử (axit) nhận
1 Cho khí CO đi qua m gam oxit Fe2O3 đốt nóng, ta được 13,92 gam hỗn hợp Y (gồm 4 chất rắn) Hỗn hợp X hoà trong HNO3 đặc dư được 5,824 lít NO2 (đktc), Vậy m có giá trị là
2 Cho khí CO đi qua ống chứa 10 gam Fe2O3 đốt nóng, thu được m gam hỗn hợp X (gồm 3 oxit) Hỗn hợp X đem hoà trong HNO3 đặc nóng dư nhận được 8,96 lít NO2 Vậy m có giá trị là:
3 Cho khí CO đi qua ống chứa m gam oxit Fe2O3 đốt nóng thu được 6,69 gam hỗn hợp X (gồm 4 chất rắn), hỗn hợp X hoà vào HNO3 dư được 2,24 lít khí Y gồm NO và NO2, tỉ khối của Y đối với H2 bằng 21,8 Vậy m gam oxit Fe2O3 là
4 Lấy 8 gam oxit Fe2O3 đốt nóng cho CO đi qua, ta nhận được m gam hỗn hợp X gồm 3 oxit, hỗn hợp X đem hoà vào H2SO4 đặc nóng dư, nhận được 0,672 lít SO2 (đktc) Vậy m gam X có giá trị là:
5 Cho khí CO đi qua Fe2O3 đốt nóng, ta được m gam hỗn hợp rắn X gồm 4 chất Hỗn hợp rắn X đem hoà vào HNO3 đậm đặc nóng dư, nhận được 2,912 lít NO2 (đktc) và 24,2 gam Fe(NO3)3 khan Vậy m có giá trị là
6 Cho 11,36g hỗn hợp Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 phản ứng hết với dd HNO3 dư thu được 1,344 lit khí NO (đkc, sản phẩm khử duy nhất) và dd X Cô cạn dd X thu được số gam muối khan là
A 38,72 B 35,5 C 49,09 D 34,36
7 Cho 1 luồng khí CO qua m gam bột Fe2O3 nung nóng thu được 14g hỗn hợp X gồm 4 chất rắn Cho hỗn hợp X tan hoàn toàn trong dd HNO3 thu được 2,24 lit khí NO (đktc) Giá trị của m là
A 16,4 B 14,6 C 8,2 D 20,5
8 Khử Fe2O3 bằng CO ở nhiệt độ cao thu được hỗn hợp X gồm 4 chất rắn Chia X thành 2 phần bằng nhau P1 tác dụng với dd HNO3 dư thu được 0,02 mol NO và 0,03 mol N2O P2 tan hoàn toàn trong dd
H2SO4 đặc nóng thu được V lit khí SO2 (đktc) Giá trị của V là
A 2,24 B 3,36 C 4,48 D 6,72
5 Dạng hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường : H + (HCl và H 2 SO 4 loãng)
Đây không phải là phản ứng oxi hóa khử mà chỉ là phản ứng trao đổi Trong phản ứng này ta coi đó
là phản ứng của: 2H++O2−→H O và tạo ra các muối Fe2 2+ và Fe3+ trong dung dịch Như vậy nếu biết số mol H+ta có thể biết được khối lượng của oxi trong hỗn hợp oxit và từ đó có thể tính được tổng số mol sắt trong hỗn hợp ban đầu
Ví dụ : Cho 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng vừa hết với 260 ml HCl 1M thu được dung dịch X Cho X phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y Nung Y ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được đến khối lượng không đổi được m(g) chất rắn Tính m
Trang 5Phân tích đề: Sơ đồ 2 3 2 2 2 3
3 4
FeO
Fe O
↓
+ Ta coi H+ của axit chỉ phản ứng với O2- của oxit
+ Toàn bộ Fe trong oxit chuyển về Fe2O3
+ Từ số mol H+ ta có thể tính được số mol O trong oxit từ đó có thể tính được lượng Fe có trong oxit
+ Nung các kết tủa ngoài không khí đều thu được Fe2O3
Giải: Ta có n H+ =n HCl =0, 26mol
Theo phương trình: 2H++O2−→H O2 trong O2- là oxi trong hỗn hợp oxit
0,26 0,13
2 − = 0,13
O
n mol ; mà theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe + mO =7,68
Nên mFe = 7.68 – 0,13x16 =5,6(gam) → nFe = 0,1 mol
Ta lại có 2Fe→Fe2O3
0,1 0,05
Vậy m = 0,05x160 = 8 gam
Nhận xét: Ngoài cách giải trên ta cũng có thể quy hỗn hợp về chỉ còn FeO và Fe2O3 vì Fe3O4 coi như là hỗn hợp của FeO.Fe2O3 với số mol như nhau
Ví dụ 1: Hỗn hơ ̣p X gồm CuO và Fe2O3 Hoà tan hoàn toàn 44 gam X bằng dung di ̣ch HCl (dư), sau phản ứng thu được dung di ̣ch chứa 85,25 gam muối Mă ̣t khác, nếu khử hoàn toàn 22 gam X bằng CO (dư), cho hỗn hơ ̣p khí thu được sau phản ứng lô ̣i từ từ qua dung di ̣ch Ba(OH)2 (dư) thì thu được m gam kết tủa Giá tri ̣ của m là
Giải: Ta có: 2nO
(oxit) = nCl- = a (mol) (trong 44 gam X)
mCl- - mO 2- = 41,25 ⇒ a 35,5 – ½ a.16 = 41,25 ⇒ a = 1,5 mol
⇒ Trong 22 gam X có nO 2- (oxit) = 0,375 mol ⇒ nBaCO3 = nCO2 = 0,375 mol ⇒ m = 73,875 gam
Ví dụ 2 : Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu trong không khí thu được
5,96 gam hỗn hợp 3 oxit Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl 2M Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng A 0,5 lít B 0,7 lít C 0,12 lít D 1 lít
Hướng dẫn giải mO = moxit − mkl = 5,96 − 4,04 = 1,92 gam.=> O
1,92
16
Hòa tan hết hỗn hợp ba oxit bằng dung dịch HCl tạo thành H2O như sau:
2H + + O 2− → H 2 O
0,24 ← 0,12 mol⇒ HCl
0,24
2
= = lít (Đáp án C)
ĐAI HỌC CÁC NĂM
Câu 1: Để thu lấy Ag tinh khiết từ hỗn hợp X (gồm a mol Al2O3, b mol CuO, c mol Ag2O), người ta hoà tan X bởi dung dịch chứa (6a + 2b + 2c) mol HNO3 được dung dịch Y, sau đó thêm (giả thiết hiệu suất các phản ứng đều là 100%)
Câu 2: Cho m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 vào một lượng vừa đủ dung dịch HCl 2M, thu được dung dịch Y có tỉ lệ số mol Fe2+ và Fe3+ là 1 : 2 Chia Y thành hai phần bằng nhau Cô cạn phần một thu được
m1 gam muối khan Sục khí clo (dư) vào phần hai, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m2 gam muối khan Biết m2 – m1 = 0,71 Thể tích dung dịch HCl đã dùng là
Câu 3: Nung nóng 16,8 gam hỗn hợp gồm Au, Ag, Cu, Fe, Zn với một lượng dư khí O2, đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 23,2 gam chất rắn X Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng với
ml
Trang 6Câu 4: Hỗn hơ ̣p X gồm CuO và Fe2O3 Hoà tan hoàn toàn 44 gam X bằng dung di ̣ch HCl (dư), sau phản ứng thu đươ ̣c dung di ̣ch chứa 85,25 gam muối Mă ̣t khác, nếu khử hoàn toàn 22 gam X bằng CO (dư), cho hỗn
hơ ̣p khí thu được sau phản ứng lô ̣i từ từ qua dung di ̣ch Ba(OH)2 (dư) thì thu được m gam kết tủa Giá tri ̣ của
m là
Câu 5: Cho m gam hỗn hợp bột X gồm ba kim loại Zn, Cr, Sn có số mol bằng nhau tác dụng hết với lượng
dư dung dịch HCl loãng, nóng thu được dung dịch Y và khí H2 Cô cạn dung dịch Y thu được 8,98 gam muối khan Nếu cho m gam hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với O2 (dư) để tạo hỗn hợp 3 oxit thì thể tích khí O2 (đktc) phản ứng là
A 2,016 lít B 0,672 lít C 1,344 lít D 1,008 lít
Câu 6: Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500 ml axit H2SO4 0,1M (vừa đủ) Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu được khi cô cạn dung dịch có khối lượng là (cho H =
1, O = 16, Mg = 24, S = 32, Fe = 56, Zn = 65)
Câu 7: Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4 và Fe2O3 (trong đó số mol FeO
bằng số mol Fe2O3), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M Giá trị của V là
Câu 8: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với
oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là
Câu 9: Hỗn hơ ̣p X gồm CuO và Fe2O3 Hoà tan hoàn toàn 44 gam X bằng dung di ̣ch HCl (dư), sau phản ứng thu đươ ̣c dung di ̣ch chứa 85,25 gam muối Mă ̣t khác, nếu khử hoàn toàn 22 gam X bằng CO (dư), cho hỗn
hơ ̣p khí thu được sau phản ứng lô ̣i từ từ qua dung di ̣ch Ba(OH)2 (dư) thì thu được m gam kết tủa Giá tri ̣ của
m là
6 Dạng sắt và hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường: H + (HCl và H 2 SO 4 loãng)
Dạng này cơ bản giống dạng thứ 4 tuy nhiên sản phẩm phản ứng ngoài H2Ocòn có H2 do Fe phản ứng Như vậy liên quan đến H+ sẽ có những phản ứng sau:
Như vậy chúng ta có thể dựa vào tổng số mol H+ và số mol H2 để tìm số mol của O2- từ đó tính được tổng số mol của Fe
Bài 1: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng vừa hết với 700 ml HCl 1M thu được dung dịch X và 3,36 lít khí H2 (đktc) Cho X phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y Nung Y ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được đến khối lượng không đổi được m(g) chất rắn Tính m
Phân tích đề: Sơ đồ
2
2
3
3 4
Fe
H
FeCl
Fe O
↓
+ Ta coi H+ của axit vừa nhận electron để thành H2 và phản ứng với O2- của oxit
+ Toàn bộ Fe trong oxit cuối cùng chuyển về Fe2O3
+ Từ tổng số mol H+ và số mol H2 ta có thể tính được số mol O trong oxit từ đó tính được lượng Fe có trong oxit
Giải: Ta có n H+ =n HCl =0,7mol n, H2 =0,15mol
Ta có phương trình phản ứng theo H+
2 2
2
+
+ −
+ →
2 2
2
2
+
+ −
+ →
Trang 7Từ (1) ta có n H+ =0,3mol(vì số mol H2=0,15mol) như vậy số mol H+ phản ứng theo phản ứng (2) là 0,4 mol( tổng 0,7 mol) Vậy số mol O2- là: 0,2 mol
mà theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe + mO =7,68
Nên mFe = 20 – 0,2x16 =16,8 (gam) →nFe = 0,3 mol
Ta lại có 2Fe→Fe2O3
0,3 0,15
Vậy m = 0,15x160 = 24 gam
Bài 2 Chia hỗn hợp 2 kim loại A, B có hóa trị không đổi thành 2 phần bằng nhau Phần 1 tan hết trong dung
dịch HCl, tạo ra 1,792 lít H2 (đktc) Phần 2 nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 2,84 gam chất rắn Khối lượng hỗn hợp 2 kim loại trong hỗn hợp đầu là
Hướng dẫn giải
Nhận xét: Số mol điện tích của hai kim loại A và B trong hai phần là không thay đổi, do đó số mol điện
tích âm trong hai phần là như nhau
Vì O2– ⇔ 2Cl– nên nO (trong oxit) = 1
2nCl (trong muối) = nH 2 = 1,796
22,4 = 0,08 mol
mkim loại = moxit – moxi = 2,84 – 0,08.16 = 1,56 gam
Khối lượng trong hỗn hợp ban đầu m = 2.1,56 = 3,12 gam
7 Dạng chuyển đổi hỗn hợp tương đương:
Trong số oxit sắt thì ta coi Fe3O4 là hỗn hợp của FeO và Fe2O3 có số mol bằng nhau Như vậy có thể
có hai dạng chuyển đổi Khi đề ra cho số mol FeO và Fe2O3 có số mol bằng nhau thì ta coi như trong hỗn hợp chỉ là Fe3O4 còn nếu không có dữ kiện đó thì ta coi hỗn hợp là FeO và Fe2O3 Như vậy hỗn hợp từ 3 chất
ta có thể chuyển thành hỗn hợp 2 chất hoặc 1 chất tương đương
Bài 1: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3) Hòa tan 4,64 gam trong dung dịch H2SO4 loãng dư được 200 ml dung dịch X.Tính thể tích dung dịch KMnO4 0,1M cần thiết để chuẩn độ hết 100 ml dung dịch X?
Phân tích đề:
Theo để ra số mol FeO bằng số mol của Fe2O3 nên ta coi như hỗn hợp chỉ có Fe3O4 Sau khi phản ứng với H2SO4 sẽ thu được 2 muối là FeSO4 và Fe2(SO4)3 Dung dịch KMnO4 tác dụng với FeSO4 trong H2SO4 dư Như vậy từ số số mol của Fe3O4 ta có thể tính được số mol của FeSO4 từ
đó tính số mol KMnO4 theo phương trình phản ứng hoặc phương pháp bảo toàn electron
Giải: Vì số mol của FeO bằng số mol của Fe2O3 nên ta coi hỗn hợp
Ta có 3 4 4,64 0, 02
232
Fe O
Ptpư: Fe3O4 + 4H2SO4 → FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O
Trong 100 ml X sẽ có 0,01 mol FeSO4 nên:
10FeSO4 + 2KMnO4 +8H2SO4 →5Fe2(SO4)3 + K2SO4+2MnSO4+8H2O
Như vậy ta có 4 0,002 0,02( )
0,1
KMnO
Bài tập 2: Cho m gam hỗn hợp oxit sắt gồm FeO, Fe3O4 và Fe2O3 tan vừa hết trong dung dịch H2SO4 tạo thành dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu được 70,4 gam muối, mặt khác cho Clo dư đi qua X rồi cô cạn thì thu được 77,5 gam muối
Tính m?
Phân tích đề: Cho oxit tác dụng với H2SO4 ta sẽ thu được 2 muối FeSO4 và Fe2(SO4)3 Do đó ta có thể coi hỗn hợp ban đầu chỉ gồm hai oxit FeO và Fe2O3 Ta thấy khối lượng muối tăng lên đó là do phản ứng:
2Fe2+ + Cl2 →2Fe3+ + 2Cl
-Như vậy khối lượng tăng lên đó là khối lượng của Clo Vậy từ khối lượng của Clo ta có thể tính ra số mol của Fe2+ từ đó tính được số mol FeO, mặt khác ta có tổng khối lượng muối FeSO4 và Fe2(SO4)3 mà biết được FeSO4 vậy từ đây ta tính được Fe2(SO4)3 và như vậy biết được số mol của Fe2O3
Giải:
Trang 8Coi hỗn hợp gồm FeO và Fe2O3 ta có phương trình phản ứng:
FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
Khối lượng tăng lên đó chính là khối lượng của Cl- có trong muối theo phương trình:
2Fe2+ + Cl2 →2Fe3+ + 2Cl
-Vậy 77,5 70, 4 0, 2
35,5
Cl
−
Fe
n + =n =n = mol
Mà m FeSO4+m Fe SO2( 4 3) =70, 4 vậy
2 ( 4 3 )
70, 4 0, 2 152
0,1 400
Fe SO
x
Nên n Fe SO2( 4 3) =n Fe O2 3 =0,1mol
Do đó m m= FeO+m Fe O2 3 =0, 2 72 0,1 160 30, 4(x + x = gam)Vậy m = 30,4 gam
8 Hợp chất của Fe tác dụng với các chất Oxi hóa
Ví d 1: ụ Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp X ở dạng bột gồm S, 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
Giải:
Quy đổi hỗn hợp trên thành Fe (x mol) và S (y mol) ta có:
Khi phản ứng với HNO3:
x → + 3x
→
6
+
→ +
→
2
N 1e N (NO ) 0,48 0,48
Từ đó ta có hệ phương trình:
{56x 32y 3,76
3x 6y 0,48+ =
y 0,065=
Mặt khác ta có: Chất rắn Z gồm Fe2O3 và BaSO4 nên theo bảo toàn nguyên tố Fe và S ta có:
1
2
Ví dụ 2: Cho 20,80 gam hỗn hợp Fe, FeS, FeS2, S tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng dư thu được V lít khí NO2 (là sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) và dung dịch A Cho A tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 91,30 gam kết tủa Tính V?
Do sản phẩm cuối cùng khi cho hỗn hợp tác dụng với HNO3 đặc nóng có Fe3+, SO42- nên có thể coi hỗn hợp ban đầu là Fe và S Gọi x và y là số mol của Fe và S, số mol của NO2 là a
Fe → Fe+3 + 3e N+5 + e →N+4
x x 3x a a a
S → S+6 + 6e
y y 6y
A tác dụng với Ba(OH)2
Fe3+ + 3OH- →Fe(OH)3
Ba2+ + SO42- →BaSO4
Ta có hệ phương trình 56x + 32 y = 20,8
107x + 233y = 91,3
x = 0,2
y = 0,3
Theo định luật bảo toàn electron : 3x + 6y = a = 3.0,2 + 6.0,3 = 2,4
V = 2,4.22,4 = 53,76 (lít)