Cách giải Bài toán sắt tác dụng với HNO3 (axit nitric) hay có lời giải chi tiết 1 Phương pháp Khi cho Fe tác dụng với HNO3 trình tự phản ứng xảy ra Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1) + Sản[.]
Cách giải Bài toán sắt tác dụng với HNO3 (axit nitric) hay có lời giải chi tiết Phương pháp - Khi cho Fe tác dụng với HNO3 trình tự phản ứng xảy ra: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1) + Sản phẩm khử N+5 phụ thuộc vào nồng độ HNO3: Với dung dịch HNO3 loãng thường cho sản phầm NO Với dung dịch HNO3 đậm đặc thường cho sản phẩm NO2 + Nếu Fe dư thì tiếp tục xảy phản ứng: Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 ⇒ Khi cho Fe vào dung dịch HNO3 nếu sau phản ứng Fe dư thì muối sinh là muối Fe2+ * Lưu ý: + Khi cho Fe và hỗn hợp kim loại, đó có Fe tác dụng hết với dung dịch HNO3 thì: mmuối nitrar = mKl + mNO3- = mKl + 62.ne nhận + Fe bị thụ động hóa HNO3 đặc nguội H2SO4 đặc nguội Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Cho m (g) Fe vào dung dịch chứa 1,38 mol HNO3, đun nóng đến kết thúc phản ứng còn 0,75m (g) chất rắn không tan và có 0,38 mol hỗn hợp khí NO, NO2 thoát ở (dktc) Giá trị của m là: A. 70 B. 56 C. 84 D. 112 Chọn đáp án: D Giải thích: Sau phản ứng Fe dư nên chỉ tạo muồi Fe(NO3)2 Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 Áp dụng sự bảo toàn khối lượng (số mol) N ta có: nN (trong HNO3) = nN Fe(NO3)2 + nN NO, NO2 Hay: 1,28 = nFe(NO3)2 + 0,38 ⇒ nFe(NO3)2 = 0,5 mol = nFe phản ứng Vậy: mFe = 0,5 56 = m - 0,75m → m = 112 (g) Ví dụ 2: Hồ tan hồn tồn 12 gam hỗn hợp Fe Cu (tỉ lệ mol 1:1) axit HNO3, thu V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO NO 2) dung dịch Y (chỉ chứa hai muối axit dư) Tỉ khối X H2 bằng 19 Giá trị V A. 2,24 B. 5,60 C. 3,36 D. 4,48 Chọn đáp án: B Giải thích: Như đề cho axit dư nên muối thu Fe3+ và Cu2+ Gọi x số mol Fe Cu ta có: 56x + 64x = 12 => x = 0,1 mol Fe → Fe3+ + 3e 0,1 mol 0,3 mol Cu → Cu2+ + 2e 0,1 mol 0,2 mol Mặt khác: dX/H2 = 19 => MX = 38 Đặt x, y số mol NO NO2 thì 30x + 46 y = 38 (x+ y) => x = y ne nhận = 3x + y = 4x, ne cho = 0,5 => 4x = 0,5 Vậy x = 0,125 mol V = 0,125 22.4 = 5,6 lít Bài tập vận dụng Câu 1: Cho 20 gam bột Fe vào dung dịch HNO3 và khuấy đến phản ứng xong thu V lít khí NO (đkc) cịn 3,2 gam kim loại Giá trị V A. 2,24 lít B. 4,48 lít C. 6,72 lít D. 5,6 lít Chọn đáp án: B Giải thích: Fe cịn dư nên dung dịch gồm Fe2+ Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 mFe (pư) = 20 – 3,2 = 16,8g => nFe = 0,3 mol Fe - 2e → Fe2+ N+5 + 3e → N+2 (NO) BT e => 3nNO = 2nFe = 0,3 = 0,6 mol => nNO = 0,2 mol => V= 4,48l Câu 2: Thể tích dung dịch HNO3 1M (lỗng) cần dùng để hồ tan hồn toàn 18 gam hỗn hợp gồm Fe Cu trộn theo tỉ lệ mol : là: ( biết phản ứng tạo chất khử NO) A. 1,0 lít B. 0,6 lít C. 0,8 lít D. 1,2 lít Chọn đáp án: C Giải thích: nFe = nCu = 0,15 mol - Do thể tích dung dịch HNO3 cần dùng → muối Fe2+ → ∑ ne cho = 2.(0,15 + 0,15) = 0,6 mol - Theo ĐLBT mol electron: nH+ = nHNO3 = (0,6 4) : = 0,8 mol → VHNO3 = 0,8 lít Câu 3: Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch HNO 3 1M, đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu khí NO (sản phẩm khử nhất) dung dịch X Dung dịch X hồ tan tối đa m gam Cu Giá trị m là: A. 1,92 gam B. 3,20 gam C. 0,64 gam D. 3,84 gam Chọn đáp án: A Giải thích: nFe = 0,12 mol → ne cho = 0,36 mol; nHNO3 = 0,4 mol → ne nhận = 0,3 mol - Do ne cho > ne nhận → Fe dư → dung dịch X có Fe2+ và Fe3+ - Các phản ứng xảy là: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O 0,1 ← 0,4 → 0,1 Fe (dư) + 2Fe3+ → 3Fe2+ 0,02 → 0,04 Cu + 2Fe3+(dư) → Cu2+ + 2Fe2+ 0,03 ← 0,06 → mCu = 0,03 64 = 1,92 gam Câu 4: Cho hỗn hợp A gồm gam Fe gam Cu vào dung dịch HNO 3 thấy 0,448 lít khí NO (đktc) Tính khối lượng muối dung dịch thu A. 54g B. 42g C. 36g D. 32g Chọn đáp án: A Giải thích: Ta có: nNO = 0,02 mol, nFe ban đầu = 0,0375 mol N+5 + 3e → N+2 0,06 0,02 mol Fe → Fe3+ + 3e 0,0375 0,1125 mol Nếu Fe phản ứng hết, số mol electron nhường = 0,0375 = 0,1125 > 0,06 => Fe dư, Cu chưa phản ứng với dung dịch HNO3 Fephản ứng → Fe3+ + 3e 0,02 0,06 mol 2Fe+3 + Fe → 3Fe2+ 0,02 0,01 0,03 mol Như sau phản ứng kết thúc Fe dư, Cu chưa phản ứng muối tạo ta Fe(NO3)3 mFe(NO3)2 = 0,03 180 = 54g Câu 5: Hịa tan hồn tồn 12 gam hỗn hợp Fe Cu (tỉ lệ mol 1:1) axit HNO3 thu V lít hỗn hợp X gồm(NO NO2) dung dịch Y chứa muối axit dư Tỉ khối X đối vơi hidro 19 Tính thể tích hỗn hợp khí X A. 3,36l B. 4,48l C. 5,6l D. 1,2 l Chọn đáp án: C Giải thích: Ta có: M−X = 38 = (30+46)/2 => nNO = nNO2 Trong 12 gam hỗn hợp có 0,1 mol Fe 0,1 mol Cu Fe → Fe3+ + 3e Cu → Cu2+ + 2e =>∑nelectron chất khử cho = 0,5(mol) NO2 + 3e → NO (mol) x 3x x NO3- +1e → NO2 (mol) x x x Áp dụng định luật bảo toàn electron : 4x = 0,5 => x = 0,125(mol) Vậy : V = 0,125 22,4 = 5,6 l Câu 6: Cho hỗn hợp gồm gam Fe gam Cu vào dung dịch HNO 3 thấy 0,448 lít khí NO(đktc) Tính khối lượng muối thu dung dịch , biết phản ứng xảy hoàn toàn A. 4,5g B. 3,6g C. 2,4g D. 5,4g Chọn đáp án: D Giải thích: Phản ứng: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1) Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 (2) Từ (1) => nFe = nFe(NO3)3 = nNO = 0,448/22,4 = 0,02(mol) Từ (2) => nFe = 1/2 nFe(NO3)2 = 0,01(mol) nFe(NO3)2 = 3/2 nFe(NO3)3 = 0,03(mol) nFe dư = 0,0375 - 0,02 - 0,01 = 0,0075(mol) Fe dư nên Cu chưa phản ứng => mFe(NO3)3 = 180 0,03 = 5,4(gam) Câu 7: Cho 18,5 gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe3O4 tác dụng với 200ml dung dịch HNO3 loãng, đun nóng và khuấy đều Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu được 2,24 lít khí NO nhất (đktc), dung dịch Y và 1,46 gam kim loại Nồng độ mol của dung dịch HNO3 là: A. 2M B. 2,4M C. 2,5M D. 3,2M Chọn đáp án: D Giải thích: Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O x 4x x x 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O y 28y/3 3y y/3 Fe dư + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 (x+3y)/2 x+3y Ta có: CM = (4x + (28y/3) )/0,2 = 3,2M Câu 8: Hòa tan hỗn hợp gồm 0,1 mol Fe và a mol Cu vào dung dịch HNO3 loãng dư thu được 5,6 lít hỗn hợp NO và N2 (đktc) có tỷ khối so với H2 là 14,5 Vậy a có giá trị là: A. 0,6625 B. 0,6225 C. 0,0325 D. 0,165 Chọn đáp án: A Giải thích: Gọi x, y là số mol của N2 và NO hỗn hợp Ta có: Quá trình cho electron Fe - 3e → Fe3+ 0,1 0,3 Cu - 2e → Cu2+ a 2a Quá trình nhận electron: 2N+5 + 10e → N2 1,25 0,125 N+5 + 3e → N+2 0,375 0,125 Ta có: ∑ne cho = ∑ne nhận ⇒ 0,3 + 2a = 1,25 + 0,375 ⇒ a = 0,6625 mol ... tích dung dịch HNO3? ?cần dùng → muối Fe2+ → ∑ ne cho = 2.(0,15 + 0,15) = 0,6 mol - Theo ĐLBT mol electron: nH+ = nHNO3 = (0,6 4) : = 0,8 mol → VHNO3 = 0,8 lít Câu 3: Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung. .. dung dịch HNO3? ?loãng, đun nóng và khuấy đều Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu được 2,24 lít khí NO nhất (đktc), dung dịch Y và 1,46 gam kim loại Nồng độ mol của dung dịch HNO3? ?là:...Fe + 4HNO3? ?→ Fe(NO3)3 + NO + 2H2O Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2 Áp dụng sự bảo toàn khối lượng (số mol) N ta co? ?: nN (trong HNO3) = nN Fe(NO3)2 + nN NO, NO2 Hay: 1,28 = nFe(NO3)2 +