phương pháp giải fe cu và hợp chất

Nguyễn Văn Lâm PHƯƠNG PHÁP. II.4.1.1. Định luật bảo toàn nguyên tố (ĐLBTNT): Dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố: Trong các phản ứng, quá trình hóa học các nguyên tố luôn được bảo toàn. Nghĩa là: - Tổng số mol nguyên tử của nguyên tố M bất kì trước và sau phản ứng không đổi. - Khối lượng nguyên tử của nguyên tố M bất kì trước và sau phản ứng không đổi. II.4.1.2. Định luật bảo toàn khối lượng (ĐLBTKL): - Khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất được tạo thành sau phản ứng. Nghĩa là: Tổng khối lượng các chất trước phản ứng( m T ). Tổng khối lượng các chất sau phản ứng( m S ).  *m T = m S . - Khối lượng hợp chất bằng tổng khối lượng nguyên tử của nguyên tố tạo thành hợp chất đó. II.4.1.3. Định luật bảo toàn electron (ĐLBTe): Nguyên tắc cân bằng phản ứng oxi hóa - khử theo phương pháp thăng bằng electron: Tổng số electron nhường bằng tổng số electron nhận. Từ đó suy ra hệ quả: Tổng số mol electron nhường bằng tổng số mol electron nhận trong một phản ứng hoặc hệ phản ứng. * e n ∑ (nhường) = . M a n ∑ = e n ∑ (nhận) = . X b n ∑ . Với a là số electron M nhường; b là số electron X nhận; n M , n X lần lượt là số mol của M, X. II.4.2. Một số lưu ý: * Về HNO 3 : - Từ sơ đồ trên ta có: e n ∑ (nhận) = 2 2 2 4 3 3. 8 10 8 NO NO N O N NH NO n n n n n + + + + [1.1] 3 HNO n (p/ứ) = 3 NO n − (tạo muối kim loại) + 2 2 2 4 3 2 2 NO NO N N O NH NO n n n n n+ + + + [1.2] + Với dạng kim loại tác dụng với HNO 3 : Ta có: 3 NO n − (tạo muối kim loại) = e n ∑ (nhường) = e n ∑ (nhận) - Từ [1.1],[1.2] 3 HNO n (p/ứ) = 2 2 2 4 3 4 2 10 12 10 NO NO N O N NH NO n n n n n + + + + [1.3] Ta có: m muối = m kim loại + 3 NO m − (tạo muối kim loại)  m muối =m kim loại + 2 2 2 4 3 62 (3. 8 10 ) 80 NO NO N O N NH NO n n n n n × + + + + [1.4] Chú ý: Với các công thức [1.1]; [1.2]; [1.3]; [1.4], sản phẩm khử nào không có thì số mol của chúng bằng không. * Về H 2 SO 4 đặc nóng: - Từ sơ đồ trên ta có: e n ∑ (nhận) = 2 2 SO n + 6 2 8 S H S n n+ [1.5] 1 Nguyễn Văn Lâm 2 4 H SO n (p/ứ) = 2 4 SO n − (tạo muối) + 2 SO n + 2 S H S n n+ [1.6] Ta có: 2 4 SO n − (tạo muối) = 1 2 e n ∑ (nhường) = 1 2 e n ∑ (nhận) - Từ [1.5], [1.6]  2 4 H SO n (p/ứ) = 2 2 2 3 4 SO S H S n n n + + [1.7] + Với dạng kim loại tác dụng với H 2 SO 4 đặc nóng: Ta có: m muối = m kim loại + 2 4 SO m − (tạo muối)  m muối =m kim loại + 2 2 1 96 (2 6 8 ) 2 SO S H S n n n × + + [1.8] Chú ý: Với các công thức [1.5]; [1.6]; [1.7]; [1.8], sản phẩm khử nào không có thì số mol của chúng bằng không. * Về H + + NO 3 - : Hỗn hợp ion này được tạo ra khi thành phần dung dịch tham gia phản ứng có ion NO 3 − và ion H + . Phản ứng có dạng: M + 3 H NO + − + → M n+ + sp khử: NO, NO 2 + H 2 O. II.5. Các dạng bài tập: Dạng 1: Bài tập Sắt và hợp chất của sắt tác dụng với axit có tính oxi hóa ở gốc. * Dãy điện hóa: K + Na + Al 3+ Zn 2+ Fe 2+ Ni 2+ Sn 2+ Pb 2+ H + Cu 2+ Fe 3+ Hg 2+ Ag + Tính oxi hóa của ion kim loại tăng dần K Na Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Fe 2+ Hg Ag Tính khử của kim loại giảm dần Nếu sau quá trình phản ứng xảy ra hoàn toàn dư kim loại Fe thì: Fe + 2 Fe +3 → 3 Fe +2 Bài 1.1 : Nung 25,2 gam Fe trong không khí, sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO. Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO 3 dư thu được 6,76 lít khí NO 2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của m là A. 33,6 gam. B. 40,32 gam. C. 28,2 gam. D. 38,6 gam. Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + BTKL tìm m = m Fe + m O(pứ) (1) + Trong quá trình: Fe nhường electron; O, N nhận electron.  ĐLBTe ta có: 3n Fe = 2n O(pứ) + 2 NO n (2) * Giải: n Fe = 0,45 mol; 2 NO n = 0,3 mol . Từ (2) → n O(pứ) = 0,225 mol. ⇒ Từ (1) m = m Fe + m O = 25,2 + 0,225.16 = 33,6 gam (Đáp án A) Bài 1.2: Hòa tan hoàn toàn 49,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 bằng H 2 SO 4 đặc nóng thu được dung dịch Y và 8,96 lít khí SO 2 (đktc). Khối lượng muối trong dung dịch Y là A. 160 gam. B.140 gam. C. 120 gam. D.100 gam. Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + ĐLBTKL: m X = m Fe + m O =49,6 (1) + Trong quá trình: Fe nhường electron; O, S nhận electron.  ĐLBTe ta có: 3n Fe = 2n O(pứ) + 2 2 SO n (2) 2 Nguyễn Văn Lâm + m muối = 2 4 3 ( ) 1 .400 2 Fe SO Fe m n= (3) *Giải: 2 SO n = 8,96 0,4 22,4 = mol . Gọi số mol Fe, O trong X lần lượt là a, b: Từ (1) (2) ta có: 3a = 2b + 0,8 56a + 16b = 49,6 Giải hệ ta được: a = 0,7; b = 0,65. Từ (3)  2 4 3 Fe (SO ) m = 140 gam. (Đáp án B) Bài 1.3: Cho 10,4 gam hỗn hợp X (gồm Fe, FeS, FeS 2 , S) tác dụng với dung dịch HNO 3 đặc nóng, dư thu được V lít khí NO 2 (là sản phẩm khử duy nhất, đo ở đktc) và dung dịch A. Cho A tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư được 45,65 gam kết tủa. Giá trị của V: A. 26,88 B. 13,44 C. 17,92 D. 16,8 Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + ĐLBTKL: m X = m Fe + m S = 10,4 (1) Mặt khác: 3 2 3 3 ( ) 2 4 4 ( ) : : : : d HNO Ba OH Fe OH amol Fe amol Fe amol S bmol SO bmol BaSO bmol + + + −     ↓       → →       ↓           (2) + Trong quá trình: Fe, S nhường electron; N nhận electron.  ĐLBTe ta có: 3n Fe + 6n S = 2 NO n (3) * Giải: Từ (1) (2) ta có hệ: 56 32 10,4 0,1 107 233 45,65 0,15 a b a mol a b b mol + = =   →   + = =   Từ (3) ta có: 2 NO n = 3 × 0,1 + 6 × 0,15 = 1,2 mol → V = 1,2 × 22,4 = 26,88 (lít) Đáp án: A Bài 1.4: ( Trích đề thi ĐH - CĐ 2002 - A ). Cho 18,5 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe 3 O 4 tác dụng với 200ml dung dịch HNO 3 a (mol/lít). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch B và 1,46 gam kim loại. Tìm khối lượng muối trong B và giá trị của a. Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: - Kim loại dư là Fe: 1,46 gam. Đặt X gồm Fe, O: + ĐLBTKL: m X(pứ) = m Fe(pứ) + m O =18,5 - 1,46 = 17,04 (1) + Trong quá trình: Fe nhường electron, vì sau phản ứng Fe dư nên trong quá trình Fe chỉ nhường 2 electron; O, N nhận electron.  ĐLBTe ta có: 2n Fe = 2n O(pứ) + 3 NO n (2) + m muối = 3 2 ( ) .180 Fe NO Fe m n= (3) + 3 3 2 ( ) 2 HNO Fe NO NO n n n= + (4) *Giải: 56a + 16b = 17,04 Từ (1) (2) ta có hệ 2a = 2b + 0,3 Giải hệ ta được: a = 0,27; b = 0,12. Từ (3) m Muối thu được = 3 2 Fe (NO ) m =0,27. 180= 48,6 gam. Từ (4)  3 HNO n = 2.0,27 + 0,1 = 0,64 mol 3 Nguyễn Văn Lâm → a = 0,64 3,2 0,2 = . Đáp số: m Muối thu được =48,6 gam; a = 3,2. Bài 1.5: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO) với số mol mỗi chất là 0,15 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H 2 SO 4 loãng) dư thu được dung dịch Z. Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO 3 ) 2 1M vào dung dịch Z cho tới khi ngưng thoát khí NO. Thể tích dung dịch Cu(NO 3 ) 2 cần dùng và thể tích khí thoát ra ở đktc là A. 75 ml; 3,36 lít. B. 50 ml; 22,4 lít C. 75 ml; 2,24 lít. D.50ml; 4,48 lít. Hướng dẫn giải. * Phân tích bài toán: + ĐLBTNT, BTKL: X gồm có: Fe, O. Với: Fe: Fe n + FeO n + 2 2 3 Fe O n + 3 3 4 Fe O n = 1,05 mol O: FeO n + 3 2 3 Fe O n + 4 3 4 Fe O n = 1,2 mol + Trong quá trình: Fe nhường electron; O, H, N nhận electron.  ĐLBTe ta có: 3n Fe = 3n NO + 2n O + 2 2 H n (1) - Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , FeO) với số mol mỗi chất là 0,15 mol, hòa tan hết vào dung dịch H + dư nên: 2 H n =n kl Fe = 0,15 mol. + Vì H + dư, phản ứng đến khi ngừng khí NO thoát ra nên: 3 2 Cu(NO ) NO 1 n n 2 = (2) *Giải: Từ (1) 3,15 = 3n NO + 2,4 + 0,3  x = 0,15 mol ⇒ V NO = 0,15×22,4 = 3,36 lít. Từ (2)  3 2 ( )Cu NO n = 0,075mol. → 2 3 2 d Cu(NO ) 0,075 V 1 = = 0,07lít = 75ml. (Đáp án A) Bài 1.6: Dung dịch A gồm 0,4 mol HCl và 0,05 mol Cu(NO 3 ) 2 . Cho m gam bột Fe vào dung dịch A khuấy cho đến khi phản ứng kết thúc thu được chất rắn X gồm hai kim loại, có khối lượng 0,8m gam. Tìm m (biết sản phẩm khử duy nhất của quá trình chỉ là NO). Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + Vì rắn X gồm 2 kim loại nên theo bài ra, X gồm: Fe (dư) , Cu: 0,05 mol và dung dịch sau phản ứng chỉ có muối của ion Fe +2 . 0,8m = m Fe(dư) + 0,05.64 →m Fe(dư) = 0,8m-3,2.  m Fe(pứ) = m - (0,8m - 3,2)= 0,2m+3,2 (1) + Vì: 4H + + NO 3 - + 3e→ NO + 2H 2 O 0,4 0,1 0,1 mol( vừa đủ )(2) + Trong quá trình: Fe nhường electron; Cu 2+ , N nhận electron. - ĐLBT e: 2n Fe = 2 2 Cu n + +3 NO n (3) *Giải: Từ (1) (2) (3)  0,2 3,2 ( ).2 56 m + = 0,1+0,3  m = 40 gam Dạng 2: Bài tập Đồng và hợp chất của đồng tác dụng với axit có tính oxi hóa ở gốc. Với dạng này có những bài tập tương tự như dạng 1. Chẳng hạn, cho hỗn hợp Cu, Cu 2 O, CuO hoặc Cu, CuS, Cu 2 S, S tác dụng với HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nóng, H + + NO 3 - ; 4 Nguyễn Văn Lâm phương pháp giải quyết loại bài này tương tự như dạng 1 đã trình bày ở trên. Nên phần này Tôi trình bày một số loại bài tập đặc trưng về kim loại Cu là chủ yếu. *Kim loại Cu có tính khử yếu. Nên: Cu + H + + NO 3 - ( HNO 3 ) → Cu +2 + sp khử: NO, NO 2 + H 2 O Cu + H 2 SO 4(đặc nóng) → CuSO 4 + sp khử: SO 2 + H 2 O Bài 2.1: (Trích đề thi chọn HSG tỉnh Thanh Hóa 2010-2011) Cho 2,56 gam kim loại Cu phản ứng hoàn toàn với 25,2 gam dung dịch HNO 3 60% thu được dung dịch A. Biết rằng nếu thêm 210ml dung dịch KOH 1M vào A rồi cô cạn và nung sản phẩm thu được tới khối lượng không đổi thì được 20,76 gam chất rắn. Hãy xác định nồng độ % của các chất trong A. Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + n Cu = 0,04 mol; n HNO3(đầu) =0,24mol ; n KOH(đầu) =0,21mol + Cu nhường electron, N nhận electron. + Vì Cu có tính khử yếu nên sản phẩm khử: NO, NO 2 . * Giải: Sơ đồ: Cu → Cu(NO 3 ) 2 → Cu(OH) 2 o t → CuO 0,04 0,04 mol KOH + HNO 3 → KNO 3 + H 2 O (1) x x x mol 2KOH + Cu(NO 3 ) 2 →Cu(OH) 2 + 2KNO 3 (2) 0,08 0,04 0,04 0,08 mol KNO 3 o t → KNO 2 + 1 2 O 2 (3) 0,08 + x 0.08+x mol + Rắn sau nung CuO: 0,04 mol; KNO 2 : 0,08+x; KOH ( có thể dư ) :0,13-x (mol)  80.0,04 + 85(0,08 +x) + 56(0,13-x)=20,76 → x = 0,12<0,13. Vậy KOH dư - ĐLBTNT ⇒ n HNO 3 (pứ) = ) 2 2n Cu(NO 3 + n NO 2 + n NO = 0,24-x =0,12 mol. → n NO 2 + n NO = 0,12-2.0,04=0,04 mol (4) - ĐLBTe: n NO 2 + 3 n NO = 2n Cu =0,08 (5) Giải hệ (4) (5): n NO 2 = 0,02; n NO = 0,02. Sản phẩm khử gồm: NO, NO 2 . Vậy dung dịch A: ) 2 Cu(NO 3 m = 7,52 gam. HNO 3 m (dư) = 0,12.63=7,56 gam m dd = 2,56+25,2-(0,02.46+0,02.30)=26,24 gam C% HNO 3 dư 7,56.100 26,24 = = 28,81%; C% Cu(NO 3 ) 2 7,52.100 26,24 = = 28,66% Bài 2.2: (Trích đề thi ĐH-CĐ 2011-A) Cho 7,68 gam Cu vào 200 ml dung dịch X gồm HNO 3 0,6M và H 2 SO 4 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn (sản phẩm khử duy nhất là NO), cô cạn cẩn thận toàn bộ dung dịch sau phản ứng thì khối lượng muối khan thu được là A.19,76 gam. B. 22,56 gam. C. 20,16 gam. D. 19,20 gam Hướng dẫn giải 5 Nguyễn Văn Lâm * Phân tích bài toán: + Xác định số mol Cu, H + , 2 3 4 ,NO SO − − . + Tìm lượng mol ion còn lại sau phản ứng: m chất tan = ion m ∑ (1) + Nếu H + không còn sau phản ứng thì: m muối = ion m ∑ ; nếu H + còn sau phản ứng khi đó có 2 kha năng xảy ra: - Dung dịch sau phản ứng có thể tồn tại phân tử HNO 3 : m muối = ion m ∑ - 3 HNO m - Dung dịch sau phản ứng có thể tồn tại phân tử H 2 SO 4 : m muối = ion m ∑ - 2 4 H SO m  3 ion HNO m m− ∑ < m muối < 2 4 ion H SO m m− ∑ (2) * Giải: n Cu = 0,12mol; + H n = n HNO 3 +2 S n H O 2 4 = 0,32mol; n NO 3 − =0,12mol; 2 4 SO n − = 0,1 mol. 3Cu + 8H + + 2NO 3 - → 3Cu +2 + 2NO  + 4H 2 O 0,12 0,32 0,12 mol Sau pứ: 0 0 0,04 (tạo muối) 0,12 0,08 0,12 - Dung dịch sau phản ứng có: 2 2 3 4 : 0,12 ; :0,04 ; :0,1Cu mol NO mol SO mol + − − Từ (1) → m Muối = 19,76 gam (Đáp án A) Phát triển bài toán: Cho 7,68 gam Cu vào 220 ml dung dịch X gồm HNO 3 0,6M và H 2 SO 4 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn (sản phẩm khử duy nhất là NO), cô cạn cẩn thận toàn bộ dung dịch A sau phản ứng thì khối lượng muối khan thu được là A. 19,184 gam. B. 18,98 gam. C. 18,736 gam. D. 19,26 gam Hướng dẫn giải Theo bài ra: n Cu = 0,12mol; + H n = n HNO 3 +2 S n H O 2 4 = 0,352mol; 3 NO n − =0,132mol; 2 4 SO n − = 0,11 mol. 3Cu + 8H + + 2NO 3 - → 3Cu +2 + 2NO  + 4H 2 O 0,12 0,352 0,132 mol Sau pứ: 0 0,032 (dư) 0,04 0,12 Dung dịch A gồm: Cu 2+ 0,12mol; NO 3 - 0,04mol; SO 4 2- 0,11mol; H + 0,032mol. Áp dụng CT (2) : 18,736< m muối <19,184 → (Đáp án B) Bài 2.3: (Trích đề thi ĐH-CĐ 2007-B). Thực hiện hai thí nghiệm: TN 1: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch HNO 3 1M thoát ra V 1 lít NO. TN 2: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch chứa HNO 3 1M và H 2 SO 4 0,5 M thoát ra V 2 lít NO. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện.Quan hệ giữa V 1 và V 2 là A. V 2 = V 1 . B. V 2 = 2V 1 . C. V 2 = 2,5V 1 . D. V 2 = 1,5V 1 . Hướng dẫn giải +TN 1: n Cu = 0,06 mol; + H n = n NO 3 − =0,08mol +TN 2: n Cu = 0,06 mol; + H n = n HNO 3 +2 S n H O 2 4 = 0,16mol; n NO 3 − =0,08mol Tương tự Bài 2.2 ta có: 3Cu + 8H + + 2NO 3 - → 3Cu +2 + 2NO  + 4H 2 O TN1: 0,06 (dư) 0,08 (hết) 0,08 (dư) 0,02 mol TN2: 0,06 (hết) 0,16 (hết) 0,08 (dư) 0,04 mol Ta thấy n NO(2) =2n NO(1) ; Khí đo cùng điều kiện nên: V 2 = 2V 1 . (Đáp án B) 6 Nguyễn Văn Lâm Dạng 3: Bài tập Sắt, Đồng và hợp chất của chúng tác dụng với axit có tính oxi hóa ở gốc. Kết hợp hai phần lý thuyết sơ bộ về Fe, Cu và hợp chất liên quan đã nêu ở trên, thì dạng này luôn chú ý đến dãy điện hóa (quy tắc ) trong trường hợp bài toán có Fe, Cu hoặc một trong hai kim loại đó tác dụng với axit có tính oxi hóa thiếu hoặc sau phản ứng hoàn toàn vẫn còn kim loại. * Dãy điện hóa: K + Zn 2+ Fe 2+ Ni 2+ Sn 2+ Pb 2+ H + Cu 2+ Fe 3+ Hg 2+ Ag + Tính oxi hóa của ion kim loại tăng dần K Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Fe 2+ Hg Ag Tính khử của kim loại giảm dần + Quy tắc : X x+ Y y+ X Y  Dạng phương trình phản ứng :Y y+ +X →X x+ + Y Như vậy: - Nếu sau phản ứng còn kim loại thì muối thu được không có muối của ion Fe +3 . Vì: Fe + 2Fe 3+ → 3Fe 2+ hoặc: Cu + 2Fe 3+ → Cu 2+ + 2Fe 2+ Bài 3.1: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu bằng axit HNO 3 , thu được 5,6 lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO 2 ) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H 2 bằng 19. Cô cạn dung dịch Y thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 40,5. B. 46. C. 43. D. 38. Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + Trước hết xác định số mol NO, NO 2 . + Trong quá trình: Fe, Cu nhường electron; N nhận electron. + Khối lượng muối: áp dụng công thức [1.4] trang 5. * Giải: + Gọi a, b lần lượt là số mol NO, NO 2 . Ta có: a + b = 0,25 a = 0,125 30 46 2.19 a b a b + = + b = 0,125 Vậy e n ∑ nhận = 0,375+0,125= 0,5 mol. ⇒ n NO 3 − (tạo muối) = 0,5 mol ⇒m Muối =m kim loại + NO 3 m − (tạo muối) = 43gam (Đáp án C) Bài 3.2: Đem nung hỗn hợp A gồm 2 kim loại: x mol Fe và 0,15 mol Cu trong không khí một thời gian, thu được 63,2g hỗn hợp B gồm 2 kim loại trên và hỗn hợp các oxit của chúng. Đem hoà tan hết lượng hỗn hợp B bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng dư thì thu được 0,3 mol SO 2 . x là: A. 0,6 mol B. 0,7 mol C. 0,4 mol D. 0,5 mol Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + Trong quá trình: Fe, Cu nhường electron; O, S nhận electron: 3n Fe + 2n Cu = 2n O + 2 2 SO n (1) 7 Nguyễn Văn Lâm + Dùng ĐLBTKL tìm m O phản ứng ⇒ m O = m B - m Fe + m Cu m O = 63,2 - 64.0,15 - 56x = 53,6 - 56x (2) * Giải: - Từ công thức (1) (2) ⇒ 3x + 0,3 = 53,6 56 8 x− + 0,6 ⇒ x = 0,7. (Đáp án B). Bài 3.3: (Trích đề thi ĐH-CĐ 2010-B). Hòa tan hoàn toàn 2,44 gam hỗn hợp bột X gồm Fe x O y và Cu bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng (dư). Sau phản ứng thu được 0,504 lít khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch chứa 6,6 gam hỗn hợp muối sunfat. Phần trăm khối lượng của Cu trong X là A. 26,23%. B. 65,57%. C. 39,34%. D. 13,11%. Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + Thành phần của hỗn hợp X: Fe: a mol, Cu: b mol, O: c mol. 56a + 64b + 16c = 2,44 (1) + Trong quá trình: Fe, Cu nhường electron; O, S nhận electron: 3a + 2b = 2c + 2 2 SO n (2). + Muối thu được Fe 2 (SO 4 ) 3 : 1 2 a mol; CuSO 4 :bmol (3) * Giải: Từ (1), (2), (3) ta có hệ: 56a + 64b + 16c = 2,44 a = 0,025 3a + 2b = 2c + 2. 0,0225 ↔ b = 0,01 400. 1 2 a + 160b =6,6 c = 0,025 → %m Cu = 64.0,01 .100% 26,23% 2,44 = (Đáp án A) *Mở rộng bài toán: Xác định công thức phân tử Fe x O y 0,025 1 0,025 1 Fe O n x a y n c = = = = . Vậy Fe x O y : FeO. Bài 3.4: Cho 16,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu tác dụng với O 2 thu được m gam hỗn hợp chất rắn Y. Cho toàn bộ Y tác dụng hết với dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng, thu được dung dịch Z có chứa 3 muối, tổng lượng muối là 43,96 gam và 2,8 lít (đktc) khí SO 2 duy nhất. Giá trị của m là A. 17,85. B. 20,45. C. 18,85. D. 19,16. Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + Để xác định m, ta xác định m O trước. Vì: m = m X + m O (1). + Theo bài ra, 3 muối trong Z gồm : Fe 2 (SO 4 ) 3 , FeSO 4 , CuSO 4 . + Trong quá trình: Fe, Cu nhường electron; O, S nhận electron. * Giải: Áp dụng CT [1.8] trang 5: 2 4 SO m − (tạo muối) =43,96-16,6=27,36gam. ⇒ 2 4 SO n − (tạo muối) =0,285 mol - ĐLBTe: e n ∑ (nhường) = e n ∑ (nhận) =2 2 SO n + 2 O n .  2 4 SO n − ∑ (tạomuối) = 1 2 e n ∑ (nhường) = 1 2 e n ∑ (nhận) 8 Nguyễn Văn Lâm → 2 SO n + O n =0,285 → O n =0,16 mol ⇒ m = m Fe+Cu + m O = 16,6+0,16.16= 19,16 gam (Đáp án D) Bài 3.5: (Trích đề thi ĐH-CĐ 2011-A). Đun nóng m gam hỗn hợp Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng 7 : 3 với một lượng dung dịch HNO 3 . Khi các phản ứng kết thúc, thu được 0,75m gam chất rắn, dung dịch X và 5,6 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và NO 2 (không có sản phẩm khử khác của N +5 ). Biết lượng HNO 3 đã phản ứng là 44,1 gam. Giá trị của m là A. 44,8. B. 40,5. C. 33,6. D. 50,4. Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + Theo bài ra: m Fe = 0,3m gam; m Cu = 0,7m gam. + Chất rắn thu được 0,75m gam (m Fe <m chất rắn <m Cu ) còn dư kim loại Fe và Cu chưa phản ứng vì: Cu có khử yếu hơn Fe. Vậy muối chỉ : Fe(NO 3 ) 2 . →m Fe(dư) = 0,75m - 0,7m = 0,05m ⇒ m Fe pứ = 0,3m – 0,05m = 0,25m (1). + Trong quá trình: Fe nhường 2 electron; N nhận electron. * Giải: - Áp dụng CT [1.2] trang 5: 3 HNO n = 3 NO n − (trong muối) + n NO + 2 n NO → 44,1 63 = = 2 3 2 ( )Fe NO n + 5,6 22,4 ↔ 44,1 63 = = 2 . 0,25 56 m + 5,6 22,4 ⇒m = 50,4 (Đáp án D) Bài 3.6: Cho 18,4 gam hỗn hợp X gồm Cu 2 S, CuS, FeS 2 và FeS tác dụng hết với HNO 3 (đặc nóng, dư) thu được V lít khí chỉ có NO 2 (ở đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Cho toàn bộ Y vào một lượng dư dung dịch BaCl 2 , thu được 46,6 gam kết tủa; còn khi cho toàn bộ Y tác dụng với dung dịch NH 3 dư thu được 10,7 gam kết tủa. Giá trị của V là A. 38,08. B. 24,64. C. 16,8. D. 11,2. Hướng dẫn giải * Phân tích bài toán: + X gồm có: Cu: a mol, Fe: b mol, S: c mol: 64a + 56b + 32c = 18,4.(1) + Trong quá trình: Cu, Fe, S nhường electron; N nhận electron: 3n Fe + 2n Cu + 6n S = 2 NO n (2) + Dung dịch Y: Cu 2+ , Fe 3+ , SO 4 2- và HNO 3 dư. + Dung dịch Y + BaCl 2 thu được kết tủa: BaSO 4 : 0,2 mol. + Dung dịch Y + NH 3 không có kết tủa Cu(OH) 2 vì: Cu(OH) 2 + 4NH 3 → [ ] 3 4 Cu( )NH (OH) 2 tan; thu được kết tủa: Fe(OH) 3 : 0,1 mol. * Giải: n Fe = 3 Fe(OH) n = 10,7 0,1 107 = mol; n S = 4 n BaSO = 46,6 0,2 233 = mol. Thế vào (1) →n Cu = 0,1mol. Từ(2) ⇒ 2 NO n = 0,3+ 0,2+ 1,2= 1,7 mol. V = 1,7.22,4 = 38,08 lít. (Đáp án A) * MỘT SỐ BÀI TẬP ÁP DỤNG. 9 Nguyễn Văn Lâm Bài 1.(ĐH-CĐ 2007-A) Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS 2 và a mol Cu 2 S vào axit HNO 3 (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy nhất là NO. Giá trị của a là A. 0,04 B. 0,075 C. 0,12 D.0,06. Bài 2. Cho 12gam hỗn hợp Fe và Cu vào 200ml dung dịch HNO 3 2M, thu được một chất khí (sản phẩm khử duy nhất) không màu, hóa nâu trong không khí, và có một kim loại dư. Sau đó cho thêm dung dịch H 2 SO 4 2M, thấy chất khí trên tiếp tục thoát ra, để hoà tan hết kim loại cần 33,33ml. Khối lượng kim loại Fe trong hỗn hợp là: A. 8,4 gam B. 5,6 gam C. 2,8 gam D.1,4 gam Bài 3. Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp gồm: S, FeS, FeS 2 trong HNO 3 dư được 0,48 mol NO 2 và dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH) 2 dư vào X, lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn thu được là: A. 17,545 gam B. 18,355 gam C. 15,145 gam D. 2,4 gam. Bài 4. (ĐH-CĐ 2008-A). Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 phản ứng hết với dung dịch HNO 3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 34,36. B. 35,50. C. 49,09. D. 38,72. Bài 5. Nung hỗn hợp M gồm x mol Fe và 0,15 mol Cu trong không khí một thời gian thu được 31,2 gam hỗn hợp chất rắn N. Hoà tan hết hỗn hợp N bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng dư thu được 6,72 lít khí SO 2 (sảm phẩm khử duy nhất ở đktc). Giá trị của x là. A. 0,6 B. 0,3 C. 0,25 D. 0.5 Bài 6. Cho bột Fe vào dung dịch NaNO 3 và H 2 SO 4 đến phản ứng hoàn ta thu được dung dịch A, hỗn hợp khí X gồm NO và H 2 có và chất rắn không tan. Biết dung dịch A không chứa muối amoni. Trong dung dịch A chứa các muối: A. FeSO 4 , Fe(NO 3 ) 2 , Na 2 SO 4 B.FeSO 4 , Fe(NO 3 ) 2 , Na 2 SO 4 , NaNO 3 . C. FeSO 4 , Na 2 SO 4 . D. FeSO 4 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , NaNO 3 , Na 2 SO 4 . Bài 7. Nung nóng m gam bột sắt ngoài không khí, sau phản ứng thu được 30 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 . Hòa tan hết X trong dung dịch HNO 3 loãng thu được 8,4 lít hỗn hợp khí Y gồm NO và NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19.Giá trị m là A.30,25 B. 24,6 C. 25,2 D. 22,4 Bài 8. (ĐH-CĐ 2009-B). Hòa tan hoàn toàn 20,88 gam một oxit sắt bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sunfat khan. Giá trị của m là A. 52,2. B. 54,0. C.48,4 . D. 58,0. Bài 9. Cho hỗn hợp X có khối lượng a gam gồm Cu 2 S, Cu 2 O và CuS có số mol bằng nhau tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO 3 đun nóng, thu được dung dịch chứa các ion Cu 2+ , SO 4 2- và HNO 3 dư đồng thời có 1,5 mol khí NO 2 duy nhất thoát ra. Giá trị của a là A. 25,2. B. 30. C. 40. D. 20. Bài 10.(ĐH-CĐ 2007-B) Cho hỗn hợp Fe, Cu phản ứng với dung dịch HNO 3 loãng. Sau khi phản ứng hoàn toàn, thu được dung dịch chỉ chứa một chất tan và kim loại dư. Chất tan đó là A. Cu(NO 3 ) 2 . B. HNO 3 . C. Fe(NO 3 ) 2 . D. Fe(NO 3 ) 3 . Bài 11. Cho m gam Cu tác dụng với dung dịch chứa Fe(NO 3 ) 3 và HCl, sau phản ứng thu được dung dịch X (chứa 2 chất tan) và 20,16 lít (đktc) khí NO. Gía trị lớn nhất của m là A. 96,0. B. 105,6. C.86,4 . D. 172,8. Bài 12. Cho a gam Fe vào 100 ml dung dịch hỗn hợp gồm HNO 3 0,8M và Cu(NO 3 ) 2 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,92a gam hỗn hợp kim loại và khí NO(sản phẩm khử duy nhất ). Giá trị của a là A.5,6. B. 11,2. C. 8,4. D. 11,0. 10 [...]... Bài 14 Cho m gam hỗn hợp A gồm a mol FeS 2 và b mol Cu2 S tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3 thì thu được dung dịch A ( chỉ chứa 2 muối sunfat ) và 26,88 lít hỗn hợp khí Y gồm NO và NO2 (đktc, là những sản phẩm khử duy nhất), tỷ khối của Y so với H 2 là 19 Giá trị của m: A 24 B 32 C 24,6 D 26,2 Bài 15 (Trích đề thi chọn HSG tỉnh Thanh Hóa 2013-2014) Hoà tan 48,8 gam hỗn hợp X gồm Cu và một oxít sắt trong...Nguyễn Văn Lâm Bài 13 (ĐH 2013 - A).Cho m gam Fe vào bình chứa dung dịch gồm H 2SO4 và HNO3, thu được dung dịch X và 1,12 lít khí NO Thêm tiếp dung dịch H 2SO4 dư vào bình thu được 0,448 lít khí NO và dung dịch Y Biết trong cả hai trường hợp NO là sản phẩn khử duy nhất, đo ở điều kiện tiêu chuẩn Dung dịch Y hòa tan vừa hết 2,08 gam Cu (không tạo thành sản phẩm khử của N+5) Biết các phản ứng... tỉnh Thanh Hóa 2013-2014) Hoà tan 48,8 gam hỗn hợp X gồm Cu và một oxít sắt trong lượng dư dung dịch HNO 3 thu được dung dịch A và 6,72 lít khí NO (đktc) Cô cạn dung dịch A thu được 147,8 gam muối khan của Fe và Cu Xác định công thức của oxít sắt A FeO B Fe2 O3 C Fe3 O4 D.Cả A và C ĐÁP ÁN 1 A 9.B 2 B 10 C 3 A 11 A 4 D 12 D 5 B 13 C 6 C 14 A 7 C 15 C 8 D 11 . Fe +3 . Vì: Fe + 2Fe 3+ → 3Fe 2+ hoặc: Cu + 2Fe 3+ → Cu 2+ + 2Fe 2+ Bài 3.1: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe, Cu bằng axit HNO 3 , thu được 5,6 lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và. dẫn giải * Phân tích bài toán: + Theo bài ra: m Fe = 0,3m gam; m Cu = 0,7m gam. + Chất rắn thu được 0,75m gam (m Fe <m chất rắn <m Cu ) còn dư kim loại Fe và Cu chưa phản ứng vì: Cu. lít. Hướng dẫn giải. * Phân tích bài toán: + ĐLBTNT, BTKL: X gồm có: Fe, O. Với: Fe: Fe n + FeO n + 2 2 3 Fe O n + 3 3 4 Fe O n = 1,05 mol O: FeO n + 3 2 3 Fe O n + 4 3 4 Fe O n = 1,2