PHẦN B - CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ SẮT - CROM
DẠNG 5: BÀI TOÁN TỔNG HỢP
LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI - Phản ứng nung quặng trong không khí:
(1) 4FeS + 7O2 2Fe2O3 + 4SO2
(2) 4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
(3) 4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2
- Phản ứng oxi hóa Fe2+ bằng KMnO4 trong môi trường axit (H+):
5Fe2+ + MnO4- + H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + H2O - Hiệu suất phản ứng:
- Nếu đề bài cho H% thì lưu ý: Phải nhân – trái chia
(Tính chất bên phải mũi tên thì nhân với H% còn chất bên trái mũi tên thì chia cho H%)
VÍ DỤ MINH HỌA
Câu 1. Để luyện được 1000 tấn gang có hàm lượng sắt 95%, cần dùng x tấn quặng hematit chứa 70% Fe2O3 (còn lại là tạp chất không chứa sắt). Giả sử hiệu suất phản ứng đạt 100%. Giá trị của x là
A. 1357,14. B. 2034,21 C. 1938,78. D. 132,34.
Câu 2. (B.11): Để luyện được 800 tấn gang có hàm lượng sắt 95%, cần dùng x tấn quặng manhetit chứa 80% Fe3O4 (còn lại là tạp chất không chứa sắt). Biết rằng lượng sắt bị hao hụt trong quá trình sản xuất là 1%. Giá trị của x là
A. 1394,90. B. 1325,16. C. 1311,90. D. 959,59.
Câu 3. (B.14): Nung nóng hỗn hợp bột X gồm a mol Fe và b mol S trong khí trơ, hiệu suất phản ứng bằng 50%, thu được hỗn hợp rắn Y. Cho Y vào dung dịch HCl dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 bằng 5. Tỉ lệ a: b bằng
A. 2: 1. B. 1: 1. C. 3: 1. D. 3: 2.
Hướng dẫn giải
* Z có H2 và H2S với
* Chọn
Câu 4. (C.08): Trộn 5,6 gam bột sắt với 2,4 gam bột lưu huỳnh rồi nung nóng (trong điều kiện không có không khí), thu được hỗn hợp rắn M. Cho M tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí X và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn X và G cần vừa đủ V lít khí O2 (ở đktc). Giá trị của V là
A. 2,80. B. 3,36. C. 3,08. D. 4,48.
Hướng dẫn giải Đốt cháy X thực chất là đốt cháy H2 và S với
Câu 5. (B.08): Nung một hỗn hợp rắn gồm a mol FeCO3 và b mol FeS2 trong bình kín chứa không khí (dư). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, đưa bình về nhiệt độ ban đầu, thu được chất rắn duy nhất là Fe2O3 và hỗn hợp khí. Biết áp suất khí trong bình trước và sau phản ứng bằng nhau, mối liên hệ giữa a và b là (biết sau các phản ứng, lưu huỳnh ở mức oxi hoá +4, thể tích các chất rắn là không đáng kể)
A. a = 0,5b. B. a = b. C. a = 4b. D. a = 2b.
Hướng dẫn giải 4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2
a 0,25a a mol
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
b 2,75b 2b mol
Do áp suất không đổi nên số mol O2 phản ứng bằng số mol CO2 và SO2 tạo thành 0,25a + 2,75b = a +2b
Câu 6. (A.07): Hoà tan 5,6 gam Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng (dư), thu được dung dịch X. Dung dịch X phản ứng vừa đủ với V ml dung dịch KMnO4 0,5M. Giá trị của V là
A. 80. B. 40. C. 20. D. 60.
Câu 7. (B.11): Hòa tan 25 gam hỗn hợp X gồm FeSO4 và Fe2(SO4)3 vào nước, thu được 150 ml dung dịch Y. Thêm H2SO4 (dư) vào 20ml dung dịch Y rồi chuẩn độ toàn bộ dung dịch này bằng dung dịch KMnO4 0,1M thì dùng hết 30 ml dung dịch chuẩn. Phần trăm khối lượng FeSO4 trong hỗn hợp X là
A.13,68% B. 68,4% C. 9,12% D. 31,6%
Hướng dẫn giải
* Bảo toàn e:
* Phần trăm khối lượng FeSO4: 68,4%
Câu 8. (QG.19 - 201). Trong quá trình bảo quản, một mẫu muối FeSO4.7H2O (có khối lượng m gam) bị oxi hóa bởi oxi không khí tạo thành hỗn hợp X chứa các hợp chất của Fe(II) và Fe(III). Hòa tan toàn bộ X trong dung dịch loãng chứa 0,025 mol H2SO4, thu được 100 ml dung dịch Y. Tiến hành hai thí nghiệm với Y:
Thí nghiệm 1: Cho lượng dư dung dịch BaCl2 vào 20 ml dung dịch Y, thu được 2,33 gam kết tủa.
Thí nghiệm 2: Thêm dung dịch H2SO4 (loãng, đư) vảo 20 ml dung dịch Y, thu được dung dịch Z Nhỏ từ từ dung dịch KMnO4 0,1M vào Z đến khi phản ứng vừa đủ thì hết 8,6 ml.
Giá trị của m và phần trăm số mol Fe(II) đã bị oxi hóa trong không khí lần lượt là
A. 11,12 và 57%, B. 6,95 và 7% C. 6,95 và 14% D. 11,12 và 43%.
Hướng dẫn giải
* Bảo toàn S:
* Bảo toàn e:
Câu 9. (QG.19 - 202). Trong quá trình bảo quản, một mẫu muối FeSO4.7H2O (có khối lượng m gam) bị oxi hóa bởi oxi không khí tạo thành hỗn hợp X chứa các hợp chất của Fe(II) và Fe(III). Hòa tan toàn bộ X trong dung dịch loãng chứa 0,05 mol H2SO4, thu được 100 ml dung dịch Y. Tiến hành hai thí nghiệm với Y:
Thí nghiệm 1: Cho lượng dư dung dịch BaCl2 vào 25 ml dung dịch Y, thu được 4,66 gam kết tủa.
Thí nghiệm 2: Thêm dung dịch H2SO4 (loãng, dư) vào 25 ml dung dịch Y, thu được dung dịch Z.
Nhỏ từ từ dung dịch KMnO4 0,1M vào Z đến khi phản ứng vừa đủ thì hết 13,5 ml.
Giá trị của m và phần trăm số mol Fe(II) đã bị oxi hóa trong không khí lần lượt là:
A. 22,24 và 33,75%. B. 22,24 và 66,25%.
C. 8,34 và 5,00%. D. 8,34 và 10,00%.
Hướng dẫn giải
* Bảo toàn S:
* Bảo toàn e:
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Câu 10. (B.11): Để luyện được 500 tấn gang có hàm lượng sắt 96%, cần dùng x tấn quặng hematit chứa 75% Fe2O3 (còn lại là tạp chất không chứa sắt). Biết rằng lượng sắt bị hao hụt trong quá trình sản xuất là 2%. Giá trị của x là
A. 914,29. B. 1654,23 C. 875,86 D. 932,94
Câu 11. (B.11): Để luyện được 1500 tấn gang có hàm lượng sắt 95%, cần dùng x tấn quặng manhetit chứa 85% Fe3O4 (còn lại là tạp chất không chứa sắt). Biết rằng lượng sắt bị hao hụt trong quá trình sản xuất là 1,5%. Giá trị của x là
A. 2350,38. B. 2351,12 C. 2867,45 D. 959,59.
Câu 12. (A.11): Nung m gam hỗn hợp X gồm FeS và FeS2 trong một bình kín chứa không khí (gồm 20% thể tích O2 và 80% thể tích N2) đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được một chất rắn duy nhất và hỗn hợp khí Y có thành phần thể tích: 84,8% N2, 14% SO2, còn lại là O2. Phần trăm khối lượng của FeS trong hỗn hợp X là
A. 59,46%. B. 42,31%. C. 26,83%. D. 19,64%.
Hướng dẫn giải Lấy 1 mol hh Y ⇒
4FeS + 7O2 2Fe2O3 + 4SO2
a 1,75a a mol
4FeS2 + 11O2 2Fe2O3 + 8SO2
b 2,75b 2b mol
Câu 13. (B.12): Đốt 16,2 gam hỗn hợp X gồm Al và Fe trong khí Cl2 thu được hỗn hợp chất rắn Y.
Cho Y vào nước dư, thu được dung dịch Z và 2,4 gam kim loại. Dung dịch Z tác dụng được với tối đa 0,21 mol KMnO4 trong dung dịch H2SO4 (không tạo ra SO2). Phần trăm khối lượng của Fe trong hỗn hợp X là
A. 72,91%. B. 64,00%. C. 66,67%. D. 37,33%.
Hướng dẫn giải Z chứa Fe2+: x mol; Al3+: y mol; Cl-: (2x+3y)
Câu 14. (A.11): Hoà tan hỗn hợp bột gồm m gam Cu và 4,64 gam Fe3O4 vào dung dịch H2SO4
(loãng, rất dư), sau khi các phản ứng kết thúc chỉ thu được dung dịch X. Dung dịch X làm mất màu vừa đủ 100 ml dung dịch KMnO4 0,1M. Giá trị của m là
A. 0,96. B. 1,24. C. 3,2. D. 0,64.
Hướng dẫn giải
Câu 15. (M.15): Cho 46,8 gam hỗn hợp CuO và Fe3O4 (tỉ lệ mol 1:1) tan hết trong dung dịch H2SO4
loãng, vừa đủ, thu được dung dịch#A. Cho m gam Mg vào A, sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch B. Thêm dung dịch KOH dư vào B được kết tủa D. Nung D trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 45,0 gam chất rắn E. Giá trị gần nhất của m là
A. 6,6. B. 11,0. C. 13,2. D. 8,8.
Chú ý: Chia TH: Mg dư (loại); Cu2+, Fe3+ vừa hết (loại); Cu2+, Fe3+ hết, Fe2+ phản ứng 1 phần (t/m)
Hướng dẫn giải
*
* Dung dịch A chứa: Cu2+: 0,15 mol; Fe2+: 0,15 mol; Fe3+: 0,3 mol; SO42-: 0,75 mol
* Xét trường hợp Cu2+ dư Bảo toàn e:
Từ (1) và (2) không có giá trị thõa mãn
* Xét trường hợp Cu2+, Fe3+ hết, Fe2+ phản ứng 1 phần Bảo toàn e:
Từ (1) và (2)
Câu 16. (QG.19 - 203). Trong quá trình bảo quản, một mẫu muối FeSO4.7H2O (có khối lượng m gam) bị oxi hóa bởi oxi không khí tạo thành hỗn hợp X chứa các hợp chất của Fe(II) và Fe(III). Hòa tan toàn bộ X trong dung dịch loãng chứa 0,035 mol H2SO4, thu được 100 ml dung dịch Y, thu được dung dịch Y, tiến hàng hai thí nghiệm với Y:
Thí nghiệm 1: Cho lượng dư dung dịch BaCl2 vào 20ml dung dịch Y, thu được 2,33 gam kết tủa.
Thí nghiệm 2: Thêm dung dịch H2SO4 (loãng, dư) vào 20ml dung dịch Y, thu được dung dịch Z.
Nhỏ từ từ dung dịch KMnO4 0,03M vào Z đến khi phản ứng vừa đủ thì hết 18 ml.
Giá trị m và phần trăm khối lượng Fe(II) đã bị oxi hóa lần lượt là:
A. 4,17 và 10%. B. 13,90 và 27%. C. 13,90 và 73%. D. 4,17 và 5%.
Hướng dẫn giải
* Bảo toàn S:
* Bảo toàn e:
Câu 17. (QG.19 - 204). Trong quá trình bảo quản, một mẫu muối FeSO4.7H2O (có khối lượng m gam) bị oxi hóa bởi oxi không khí tạo thành hỗn hợp X chứa các hợp chất của Fe(II) và Fe(III). Hòa tan toàn bộ X trong dung dịch loãng chứa 0,02 mol H2SO4, thu được 100 ml dung dịch Y. Tiến hành hai thí nghiệm với Y:
Thí nghiệm 1: Cho lượng dư dung dịch BaCl2 vào 25 ml dung dịch Y, thu được 2,33 gam kết tủa.
Thí nghiệm 2: Thêm dung dịch H2SO4 (loãng, dư) vào 25 ml dung dịch Y, thu được dung dịch Z.
Nhỏ từ từ dung dịch KMnO4 0,04M vào Z đến khi phản ứng vừa đủ thì hết 22 ml.
Giá trị của m và phần trăm số mol Fe(II) đã bị oxi hóa trong không khí lần lượt là
A. 5,56 và 6%. B. 11,12 và 56%. C. 11,12 và 44%. D. 5,56 và 12%.
Hướng dẫn giải
* Bảo toàn S:
* Bảo toàn e: