SKKN Hóa thi giáo viên dạy giỏi cấp trường Nghĩa Hưng A

Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt SỞ GD – ĐT – NAM ĐỊNH TRƯỜNG THPT A NGHĨA HƯNG SÁNG KIẾN DỰ THI CẤP TRƯỜNG BÁO CÁO SÁNG KIẾN KINH NGHIÊM “PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HỖN HỢP SẮT VÀ CÁC OXIT SẮT” Tác giả: Bùi Thị Huyền Trình độ chun mơn: Cử nhân Hố học Chức vụ: Giáo viên Nơi công tác: Trường THPT A Nghĩa Hưng Nghĩa Hưng, Ngày 10 tháng 02 năm 2011 Trang Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN Tên sáng kiến: “Chuyền đề phân loại phương pháp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt” Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Trường THPT A Nghĩa Hưng Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ ngày tháng Năm đến ngày tháng năm 2011 Tác giả: Họ tên: Bùi Thị Huyền Năm sinh: 07/07/1982 Nơi thường trú: Xóm Bắc TT Liễu Đề - H Nghĩa Hưng – T Nam Định Trình độ chun mơn: Cử nhân Hố học Chức vụ cơng tác: Giáo viên Nơi làm việc: Trường THPT A Nghĩa Hưng Địa liên hệ: Xóm Bắc TT Liễu Đề - H Nghĩa Hưng – T Nam Định Điện thoại: 0350.6562916 Đồng tác giả: (Khơng có) Đơn vị áp dụng sáng kiến: Tên đơn vị: Trường THPT A Nghĩa Hưng Địa chỉ: Trường THPT A Nghĩa Hưng Điện thoại: 0350.6562916 Trang Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt I Điều kiện hoàn cảnh tạo sáng kiến: Trong năm gần đây, với hình thức thi trắc nghiệm yêu cầu học sinh khoảng thời gian ngắn em phải giải số lượng tập tương đối lớn Hầu với khoảng thời gian em đủ để phân tích đề phân loại tốn Do vậy, giáo viên phải có hình thức phân chia dạng để em nhạy bén việc nhận dạng cách xử dạng tốn đó, đặc biệt tốn hố phức tạp có nhiều phản ứng xảy ra, có nhiều giai đoạn phản ứng Để giải tốt toán trắc nghiệm hoá học, phải biết vận dụng linh hoạt định luật bảo tồn, có mẹo thay chất để chuyển đổi từ hỗn hợp phức tạp thành dạng đơn giản hơn, số dạng toán hoá phức tạp hay gặp đề tốt nghiệp, thi đại học hay thi học sinh giỏi toán sắt oxit sắt Thông thường tập sắt oxit thường phức tạp xảy theo nhiều phương trình phản ứng khác Để giúp học sinh giải tốt toán hỗn hợp sắt cách nhanh chóng tơi thường giới thiệu phương pháp vận dụng định luật bảo toàn: bảo toàn khối lượng, bảo tồn ngun tố bảo tồn electron Đó nội dung mà chuyên đề muốn đề cập đến II Thực trạng (trước tạo sáng kiến) - Chuyển từ hình thức thi tự luận sang trắc nghiệm, học sinh bối rối trước loại tập liên quan đến phản ứng oxi hố khử có nhiều trạng thái số oxi hoá - Việc giải loại tập theo phương pháp truyền thống nhiều thời gian viết phương trình phản ứng, lập giải hệ phương trình Học sinh thường có thói quen viết tính theo phương trình phản ứng nên nhanh nhạy với toán dạng trắc nghiệm III Các giải pháp (trọng tâm) I TÍNH CHẤT HỐ HỌC CỦA SẮT VÀ CÁC OXIT SẮT 1/ Tính chất hố học sắt a/ Tác dụng với phi kim: Khi đun nóng sắt tác dụng trực tiếp với nhiều phi kim O2, Cl2, S tạo thành sắt oxit, sắt clorua, sắt sunfua ….(Fe3O4, FeCl3, FeS….) b/ Tác dụng với nước: 570o C Fe + H O → FeO + H c/ Tác dụng với dung dịch axit: Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng, tạo khí H2 muối ion Fe2+: Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 Với dung dịch axit có tính oxi hóa mạnh HNO H2SO4 đặc, nóng khơng tạo H2 mà sản phẩm khử gốc axit: 2Fe + 6H2SO4 (đ, to) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O d/ Tác dụng với dung dịch muối: Trang Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt Sắt đẩy kim loại đứng sau (trong dãy điện hóa) khỏi dung dịch muối (tương tự phần điều chế kim loại phương pháp thủy luyện): Fe + CuSO4 → Cu + FeSO4 Tính chất oxit sắt a Sắt (II) oxit FeO: Là oxit bazơ vừa có tính oxi hố vừa có tính khử - Là oxit bazơ: FeO + 2H+  Fe2++ H2O → - Là chất khử t0 FeO + 4HNO3 đ  Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O → - Là chất oxi hoá t0 FeO + CO  Fe + CO2 → b sắt (III) oxit Fe2O3: Là oxit bazơ chất oxi hoá - Là oxit bazơ: Fe2O3 + 6H+  2Fe3+ + 3H2O → - Là chất oxi hoá t0 Fe2O3 + 2Al  2Fe + Al2O3 → c Oxit sắt từ Fe3O4 (là hỗn hợp FeO Fe2O3 theo tỉ lệ mol 1:1) - Là oxit bazơ Fe3O4 + 8HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O → - Là chất oxi hoá 4CO + Fe3O4  3Fe + 4CO2 → - Là chất khử 3Fe3O4 + 28 HNO3  9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O → II CÁC ĐỊNH LUẬT CẦN VẬN DỤNG Định luật bảo toàn khối lượng: Nội dung: Khối lượng chất tham gia phản ứng khối lượng chất tạo thành sau phản ứng Hệ 1: Gọi mT tổng khối lượng chất trước phản ứng, m s khối lượng chất sau phản ứng Dù phản ứng xảy với hiệu suất ta có: mT = mS Hệ 2: Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo hợp chất ta ln có: Khối lượng chất = khối lượng cation+khối lượng anion Khối lượng cation anion ta coi khối lượng nguyên tử cấu tạo thành Định luật bảo toàn nguyên tố Nội dung định luật: Tổng khối lượng nguyên tố trước phản ứng tổng khối lượng nguyên tố sau phản ứng Nội dung định luật hiểu tổng số mol nguyên tố bảo toàn phản ứng Định luật bảo tồn electron Trong phản ứng oxi hóa khử: Số mol electron mà chất khử cho số mol electron mà chất oxi hóa nhận Khi vận dụng định luật bảo tồn electron vào dạng tốn cần lưu ý: - Trong phản ứng hệ phản ứng cần quan tâm đến trạng thái đầu trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian Trang Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt - Nếu có nhiều chất oxi hóa chất khử số mol electron trao đổi tổng số mol tất chất nhường nhận electron III MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VẬN DỤNG Dạng hỗn hợp sắt oxit phản ứng với chất oxi hóa mạnh: Ví dụ1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO lỗng (dư), thu 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu m gam muối khan Tính m ? A 38,7g B 39,7g C 40,25g D 38g Phân tích đề: Ta coi hỗn hợp X ban đầu gồm Fe O Như xét trình chất nhường e Fe chất nhận e O HNO Nếu biết số tổng số mol Fe X biết số mol muối Fe(NO3)3 dung dịch sau phản ứng Do giải toán sau: Giải: Số mol NO = 0,06 mol Gọi số mol Fe O tương ứng X x y ta có: 56x + 16y = 11,36 (1) Quá trình nhường nhận e: Chất khử Chất oxi hóa O + 2e → O − Fe → Fe3+ + 3e x y N 3x Tổng electron nhường: 3x (mol) +5 2y y +2 + 3e → N ( NO) 0,18 Tổng electron nhận: 0, 06 2y + 0.18 Áp dụng định luật bảo tồn electron ta có: 3x = 2y + 0.18 (mol) (2) Từ (1) (2) ta có hệ 56 x + 16 y = 11,36  3 x − y = 0,18 Giải hệ ta có x = 0,16 y = 0,15 Như nFe = nFe ( NO3 )3 = 0,16 mol m = 38,72 gam Với tốn ta quy toán kinh điển: Đốt m gam sắt sau phản ứng sinh 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3 Fe3O4 Hỗn hợp phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử nhất, đktc) Chúng ta tính m từ suy số mol Fe từ tính số mol sắt Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol chất 0,1 mol, hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl H 2SO4 loãng) dư thu dung dịch Z Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO 3)2 1M vào dung dịch Z ngừng khí NO Thể tích dung dịch Cu(NO 3)2 cần dùng thể tích khí đktc là? A 25 ml; 1,12 lít B 0,5 lít; 22,4 lít Trang Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt C 50 ml; 2,24 lít D 50 ml; 1,12 lít Hướng dẫn giải Quy hỗn hợp 0,1 mol Fe2O3 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4 Hỗn hợp X gồm: (Fe3O4 0,2 mol; Fe 0,1 mol) tác dụng với dung dịch Y Fe3O4 + 8H+ → Fe2+ → 0,2 + 2Fe3+ + 4H2O 0,2 0,4 mol Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ → 0,1 0,1 mol 2+ Dung dịch Z: (Fe : 0,3 mol; Fe3+: 0,4 mol) + Cu(NO3)2: 3Fe2+ + NO3− + 4H+ → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O 0,3 ⇒ 0,1 0,1 mol VNO = 0,1×22,4 = 2,24 lít n Cu( NO3 )2 = n − = 0,05 mol NO3 Vdd Cu( NO3 )2 = ⇒ 0,05 = 0,05 lít (hay 50 ml) (Đáp án C) Phát triển toán: Trường hợp 1: Cho nhiều sản phẩm sản phẩm khử NO2, NO ta có đặt hệ bình thường nhiên chất nhận e HNO3 cho sản phẩm Trường hợp 2: Nếu đề yêu cầu tính thể tích khối lượng HNO ta tính số mol dựa vào bảo tồn nguyên tố N ta có: mu Kh nHNO3 = nNi + nN − = 3nFe + nNO (nNO2 ) − 3 Ví dụ Hỗn hợp A gồm ba oxit sắt (FeO, Fe3O4, Fe2O3) có số mol Hòa tan hết m gam hỗn hợp A dung dịch HNO thu hỗn hợp K gồm hai khí NO NO tích 1,12 lít (đktc) tỉ khối hỗn hợp K so với hiđro 19,8 Trị số m là: A 20,88 gam B 46,4 gam C 23,2 gam D 16,24 gam Ví dụ 2: Cho a gam hỗn hợp A gồm oxit Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng hoàn toàn với lượng vừa đủ 250 ml dung dịch HNO3 đun nóng nhẹ, thu dung dịch B 3,136 lít (đktc) hỗn hợp khí C gồm NO2 NO có tỉ khối so với hiđro 20,143 C ô cạn dung dịch sau phản ứng thu 48,4 g muối khan Tính a A 13,44gam B 13,21 gam C 15,68 gam D Kết khác Dạng đốt cháy Sắt không khí cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa Ví dụ 1: Nung nóng 12,6 gam Fe ngồi khơng khí sau thời gian thu m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 Hỗn hợp phản ứng hết với dung dịch H 2SO4 đặc nóng (dư), thu 4,2 lít khí SO2 (sản phẩm khử nhất, đktc) Tính m? A 12g B 12,25g C 15g Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng Trang D 20g Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt   FeO, Fe3O4  SO ↑ O2 ( kk ) H SO4 dn Fe   →   →  Fe2 ( SO4 )3  Fe2O3và Fe du  Fe phản ứng với Oxi cho sản phẩm oxit lượng sắt dư, sau hỗn hợp oxit phản ứng với H2SO4 đặc nóng đưa lên sắt +3 Trong q trình Oxi nhận e để đưa O 2- có oxit H2SO4(S+6) nhận e để đưa SO2 (S+4) Như vậy: + Khối lượng oxit tổng khối lượng sắt oxi + Cả trình chất nhường e Fe chất nhận O H2SO4 Giải: Ta có n SO2 = 0,1875 mol , nFe = 0,225 mol Gọi số mol oxi oxit x ta có: Chất khử Chất oxi hóa O + 2e → O 2− x Fe → Fe3+ + 3e 0,225 +6 2x S + 2e → S +4 ( SO2 ) 0,225 x 0,1875 x Tổng electron nhường: 0,675 mol Tổng electron nhận: 0,1875 2x + 0,375 (mol) Áp dụng định luật bảo tồn electron ta có: 0,675 = 2x + 0,375  x = 0,15 → Mặt khác ta có: m = mFe + mO 2− nên: m = 12,6 + 0,15x16 = 15 (gam) ĐS: C Ví dụ 2: Nung nóng m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau phản ứng thu 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 Hòa tan hết X dung dịch HNO loãng thu 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO NO2 có tỉ khối so với H2 19 Tính m thể tích HNO3 1M dùng? A 16,8g; 1,15 lít B 14g; 1,15 lít C 16,8g; 1,5 lít D 14g; 1,5 lít Phân tích đề: sơ đồ phản ứng  NO2 ↑   FeO, Fe3O4 O2 ( kk ) HNO3 Fe   →   NO ↑ →  Fe2O3và Fe du  Fe( NO ) + Hỗn hợp X gồm Fe 3  O oxit + Xét trình ta thấy có Fe nhường e, Chất nhận e Oxi HNO3 + HNO3 nhận e NO NO2 + Số mol HNO3 ban đầu số mol HNO3 muối chuyển khí Giải: Theo đề ta có: nNO = nNO2 = 0,125mol Gọi số mol Fe O tương ứng X x y ta có: 56x + 16y = 20 (1) Quá trình nhường nhận e: Trang Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt Chất khử Chất oxi hóa O + 2e → O 2− y Fe → Fe3+ + 3e x 2y y +4 N +5 + 1e → N 0,125 0,125 3x N +5 0,125 x3 Tổng electron nhường: 3x mol +2 + 3e → N 0,125 Tổng electron nhận: 2y + 0,125+ 0,125x3 (mol) Áp dụng định luật bảo tồn electron ta có: 3x = 2y + 0,5 (2) Từ (1) (2) ta có hệ 56 x + 16 y = 20  3 x − y = 0,5 Giải hệ ta có x = 0,3 y = 0,2 Như nFe = 0,3 mol m = 16,8 gam Theo định luật bảo tồn ngun tố ta có: mu Kh nHNO3 = nNi + nN − = 3nFe + nNO + nNO2 − 3 nên nHNO3 = 0,3 x3 + 0,125 + 0,125 = 1,15 mol Vậy VHNO3 = 1,15 = 1,15(lít) Dạng khử khơng hồn tồn Fe2O3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh HNO3 H2SO4 đặc nóng: Ví dụ 1: Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng Sau thời gian thu 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O4 Hòa tan hết X dung dịch HNO đặc, nóng thu 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử đktc) Tính m ? A 11,2g B 16,0g C 24g D 12g Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng   FeO, Fe3O4 HNO3dn  NO2 ↑ CO Fe2O3   → →  to  Fe( NO3 )3  Fe2O3 , Fe  Trong trường hợp xét trình đầu cuối ta thấy chất nhường e CO, chất nhận e HNO3 Nhưng biết tổng số mol Fe oxit ta biết số mol Fe 2O3 Bởi ta dùng kiện tốn hịa tan X HNO3 đề tính tổng số mol Fe Giải: Theo đề ta có: nNO2 = 0,195mol Trang Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt Gọi số mol Fe O tương ứng X x y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1) Q trình nhường nhận e: Chất khử Chất oxi hóa Fe → Fe3+ + 3e O + 2e → O 2− y y 2y +5 x +4 N + 1e → N 0,195 0,195 3x Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,195 (2) Từ (1) (2) ta có hệ 56 x + 16 y = 10, 44  3 x − y = 0,195 Giải hệ ta có x = 0,15 y = 0,1275 Như nFe = 0,15 mol nên nFe2O3 = 0, 075mol  m = 12 gam → Ví dụ 2: Để khử hồn tồn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3O4, Fe2O3 cần 0,05 mol H2 Mặt khác hịa tan hồn tồn 3,04 gam hỗn hợp X dung dịch H 2SO4 đặc thu thể tích khí SO2 (sản phẩm khử nhất) điều kiện tiêu chuẩn A 448 ml B 224 ml C 336 ml D 112 ml Hướng dẫn giải Sơ đồ phản ứng: Thực chất phản ứng khử oxit O → H2O H2 + 0,05 → 0,05 mol Coi hỗn hợp ban đầu có 0,05 mol O 3, 04 − 0, 05.16 = 0, 04(mol ) Fe 56 Fe → Fe3+ + 3e O+ 2e → O-2 0,04 0,05 0,1 0,12 (mol) S+6 0,01 Vậy: (mol) + 2e → S+4 0,02 VSO2 = 224 ml (Đáp án B) Dạng hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường: H+ Nhận xét: Đây phản ứng oxi hóa khử mà phản ứng trao đổi Trong phản ứng + 2− ta coi phản ứng của: 2H + O  → H 2O tạo muối Fe2+ Fe3+ dung dịch   Trang Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt Như biết số mol H+ ta biết khối lượng oxi hỗn hợp oxit từ tính tổng số mol sắt hỗn hợp ban đầu ví dụ 1: Cho 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng vừa hết với 260 ml HCl 1M thu dung dịch X Cho X phản ứng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa Y Nung Y ngồi khơng khí đến khối lượng khơng đổi thu đến khối lượng không đổi m(g) chất rắn Tính m? A 8g B 8,2g C 5,03g D 9,25g  FeO   FeCl2 NaOH  Fe(OH )2 ↓ nungtrongkk  HCl    → → Fe2O3 Phân tích đề: Sơ đồ  Fe2O3 →   Fe(OH )3 ↓  FeCl3  Fe O   + Ta coi H+ axit phản ứng với O2- oxit + Toàn Fe oxit chuyển Fe2O3 + Từ số mol H+ ta tính số mol O oxit từ tính lượng Fe có oxit + Nung kết tủa ngồi khơng khí thu Fe2O3 Giải: Ta có nH + = nHCl = 0, 26mol + 2− Theo phương trình: 2H + O  → H 2O O2- oxi hỗn hợp oxit   0,26 nO 2− = 0,13mol 0,13 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 = gam Nhận xét: Ngoài cách giải ta quy hỗn hợp cịn FeO Fe 2O3 Fe3O4 coi hỗn hợp FeO.Fe2O3 với số mol Dạng sắt hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường: H +( Bỏ qua trình H nguyên tử khử Fe3+ thành Fe2+) Nhận xét: Dạng giống dạng thứ nhiên sản phẩm phản ứng H 2O cịn có H2 Fe phản ứng Như liên quan đến H+ có phản ứng sau: H + + 2e  H ↑ + → Như dựa vào tổng số mol H số mol H2 để tìm số mol O 2- từ tính H + + O 2−   H 2O   → tổng số mol Fe Trang 10 Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt Ví dụ 1: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng vừa hết với 700 ml HCl 1M thu dung dịch X 3,36 lít khí H (đktc) Cho X phản ứng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa Y Nung Y ngồi khơng khí đến khối lượng không đổi thu đến khối lượng không đổi m(g) chất rắn Tính m? A 11,2g B 16,0g C 24g D 12g  Fe H ↑  FeO     Fe(OH ) ↓ nungtrongkk HCl NaOH →  FeCl2    → → Fe2O3 Phân tích đề: Sơ đồ  Fe2O3  Fe(OH )3 ↓   FeCl    Fe3O4  + Ta coi H+ axit vừa nhận electron để thành H2 phản ứng với O2- oxit + Toàn Fe oxit cuối chuyển Fe2O3 + Từ tổng số mol H+ số mol H2 ta tính số mol O oxit từ tính lượng Fe có oxit Giải: Ta có nH + = nHCl = 0, mol , nH = 0,15mol Ta có phương trình phản ứng theo H+ H + + 2e  H ↑ (1) → H + + O 2−   H 2O(2)   → Từ (1) ta có nH + = 0,3mol (vì số mol H2=0,15mol) số mol H+ phản ứng theo phản ứng (2) 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 V í dụ 2: Cho luồng khí CO qua ống đựng 0,01 mol FeO 0,03 mol Fe 2O3 (hỗn hợp A) đốt nóng Sau kết thúc thí nghiệm thu 4,784 gam chất rắn B gồm chất Hoà tan chất rắn B dung dịch HCl dư thấy 0,6272 lít H (ở đktc) Tính số mol oxit sắt từ hỗn hợp B Biết B số mol oxit sắt từ 1/3 tổng số mol sắt (II) oxit sắt (III) oxit A 0,006 B 0,008 C 0,01 D 0,012 Hướng dẫn giải  FeO : 0,01 mol Hỗn hợp A  + CO → 4,784 gam B (Fe, Fe2O3, FeO, Fe3O4) tương ứng với  Fe2O3 : 0,03 mol số mol là: a, b, c, d (mol) Hoà tan B dung dịch HCl dư thu n H = 0,028 mol Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Trang 11 Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt ⇒ a = 0,028 mol Theo đầu bài: n Fe3O4 = Tổng mB là: (1) ( n FeO + n Fe2O3 ) → d= ( b + c) (56.a + 160.b + 72.c + 232.d) = 4,78 gam (2) (3) Số mol nguyên tử Fe hỗn hợp A số mol nguyên tử Fe hỗn hợp B Ta có: nFe (A) = 0,01 + 0,03×2 = 0,07 mol nFe (B) = a + 2b + c + 3d ⇒ a + 2b + c + 3d = 0,07 Từ (1, 2, 3, 4) → (4) b = 0,006 mol c = 0,012 mol d = 0,006 mol (Đáp án A) Dạng chuyển đổi hỗn hợp tương đương: Nhận xét: Trong số oxit sắt ta coi Fe3O4 hỗn hợp FeO Fe2O3 có số mol Như có hai dạng chuyển đổi • Nếu cho số mol FeO Fe2O3 có số mol ta coi hỗn hợp Fe3O4 • Nếu số mol FeO Fe2O3 khơng ta coi hỗn hợp FeO Fe2O3 Như hỗn hợp từ chất ta chuyển thành hỗn hợp chất chất tương đương Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 (trong số mol FeO số mol Fe 2O3) Hòa tan 4,64 gam dung dịch H 2SO4 loãng dư 200 ml dung dịch X Tính thể tích dung dịch KMnO4 0,1M cần thiết để chuẩn độ hết 100 ml dung dịch X? A 20ml B 25ml C 15ml D 10ml Phân tích đề: Theo để số mol FeO số mol Fe 2O3 nên ta coi hỗn hợp có Fe 3O4 Sau phản ứng với H2SO4 thu muối FeSO4 Fe2(SO4)3 Dung dịch KMnO4 tác dụng với FeSO4 H2SO4 dư Như từ số số mol Fe 3O4 ta tính số mol FeSO4 từ tính số mol KMnO4 theo phương trình phản ứng phương pháp bảo tồn electron Giải: Vì số mol FeO số mol Fe2O3 nên ta coi hỗn hợp Ta có nFe3O4 = 4, 64 = 0, 02mol 232 Ptpư: Fe3O4 + 4H2SO4  FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O → 0,02 0,02 Trong 100 ml X có 0,01 mol FeSO4 nên: 10FeSO4 + 2KMnO4 +8H2SO4  5Fe2(SO4)3 + K2SO4+2MnSO4+8H2O → 0,01 0,002 Trang 12 Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt Như ta có VKMnO4 = 0, 002 = 0, 02(lit ) hay 20 ml 0,1 Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp oxit sắt gồm FeO, Fe 3O4 Fe2O3 tan vừa hết dung dịch H2SO4 tạo thành dung dịch X Cô cạn dung dịch X thu 70,4 gam muối, mặt khác cho Clo dư qua X cạn thu 77,5 gam muối Tính m? A 30,0g B 30,4g C 35g D 35,5g Phân tích đề: Cho oxit tác dụng với H2SO4 ta thu muối FeSO Fe2(SO4)3 Do ta coi hỗn hợp ban đầu gồm hai oxit FeO Fe2O3 Ta thấy khối lượng muối tăng lên phản ứng: 2Fe2+ + Cl2  2Fe3+ + → 2Cl- Như khối lượng tăng lên khối lượng Clo Vậy từ khối lượng Clo ta tính số mol Fe2+ từ tính số mol FeO, mặt khác ta có tổng khối lượng muối FeSO Fe2(SO4)3 mà biết FeSO4 từ ta tính Fe2(SO4)3 biết số mol Fe2O3 Giải: Coi hỗn hợp gồm FeO Fe2O3 ta có phương trình phản ứng: FeO + H2SO4  FeSO4 + H2O → Fe2O3 + 3H2SO4  Fe2(SO4)3 + 3H2O → Khối lượng tăng lên khối lượng Cl- có muối theo phương trình: 2Fe2+ + Cl2  2Fe3+ + → Vậy nCl − = 77,5 − 70, = 0, 2mol Như số nFe2+ = nFeSO4 = nFeO = 0, 2mol 35,5 2Cl- Mà mFeSO4 + mFe2 ( SO4 )3 = 70, nFe2 ( SO4 )3 = 70, − 0, x152 = 0,1mol 400 Nên nFe2 ( SO4 )3 = nFe2O3 = 0,1mol Do m = mFeO + mFe2O3 = 0, x 72 + 0,1x160 = 30, 4( gam) Vậy m = 30,4 gam IV MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG: Bài 1: Để m g sắt ngồi khơng khí thời gian hỗn hợp rắn gồm Fe, FeO, Fe 2O3, Fe3O4 có tổng khối lượng 30g Cho hh tan HNO3 dư 5.6 lít NO (đktc) Tính m? Bài Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 Cho luồng khí CO qua ống sử dụng mg hh X đun nóng Sau kết thúc thí nghiệm thu 64g chất rắn 11.2 lít khí B(đktc)có tỉ khối so với H 20.4 Tính m ? Trang 13 Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt Bài Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y (gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3) thí cần 0,05 mol H2 Mặt khác hoà tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y dung dịch H2SO4 đặc thu khí SO2 (sản phẩm khử nhất) Tính thể tích SO2 (đktc)? Bài Đốt cháy m gam sắt ngồi khơng khí sau thời gian thu 5,04 gam hỗn hợp X gồm sắt oxit sắt Hịa tan hỗn hợp X HNO lỗng dư thu 0,784 lít khí(đktc) gồm NO NO2 có tỉ khối so với H2 19 Tính m? Bài Đốt cháy 16,8 gam bột sắt ngồi khơng khí, sau thời gian thu hỗn hợp X gồm sắt oxit Cho hòa tan hết X dung dịch H2SO4 đặc nóng thu 5,6 lít khí SO2 (sản phẩm khử nhât đktc) Tính m Nếu thay H2SO4 HNO3 đặc nóng thể tích NO2 (đktc) bao nhiêu? Bài Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng Sau thời gian thu hỗn hợp X nặng 44,64 gam gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3 Hịa tan X HNO3 lỗng dư thu 3,136 lít khí NO (đktc) Tính m? Bài Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng 18,08 gam Fe 2O3 nung nóng Sau thời gian thu hỗn hợp X nặng 13,92 gam gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3 Hòa tan X HNO3 đặc nóng thu V lít khí NO2 (đktc) Tính V? C KẾT LUẬN Trong giảng dạy ôn thi đại học có nhiều trăn trở dạy phần hỗn hợp sắt hợp chất sắt Tôi nhận thấy kể đề thi học sinh giỏi đề thi đại học số lượng câu hỏi sắt hợp chất sắt chiếm tỉ lệ định đặc biệt tốn kinh điển Trên thực tế tơi mạnh dạn đưa phương pháp giải tập vào qua giảng dạy thấy học sinh nắm vấn đề tương đối nhẹ nhàng có hiệu rõ rệt định hướng thời gian giải tập IV Hiệu sáng kiến đem lại: Tôi tiến hành thử nghiệm với đối tượng học sinh đại trà kết quả: + 70% học sinh nắm vận dụng vào dạng cụ thể ( điểm) + 20% vận dụng chưa thục lúng túng + 10% học sinh nắm dạng 1,2 Hoàn thành sáng kiến kinh nghiệm xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ tơi Tuy nhiên, tuồi đời, tuổi nghề cịn nên cịn nhiều thiếu xót kính mong thầy giáo, bạn bè, đồng nghiệp góp ý cho đề tài tơi hoàn thiện Nghĩa Hưng, ngày 10 tháng 02 năm 2011 TÁC GIẢ SÁNG KIẾN (Ký ghi rõ họ tên) Trang 14 Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit sắt Bùi Thị Huyền CƠ QUAN ĐƠN VỊ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN (Xác nhận, đánh giá, xếp loại) TÀI LIỆU THAM KHẢO Dương Hoàng Giang, 2008 Thể loại phương pháp giải Hố Học đại cương vơ 12 NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Phạm Đoan Trinh, Nguyễn Thế Khoa , 2008 Bộ đề ôn luyện phương pháp trắc nghiệm hoá học 12 NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Lê Ngọc Sáng, 2008 Phương pháp giải nhanh toán trắc nghiệm Hoá Học Vô Cơ 12 NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Xuân Trường, Quách Văn Long, 2009 Ôn luyện kiến thức luyện giải nhanh toán trắc nghiệm Hoá Học THPT NXB Hà Nội Lê Ngọc Sáng, 2009 Các đề thi thử trắc nghiệm khách quan Hoá Học NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội Trần Ngọc Huy, 2009 Phương pháp giải tập Hoá Học THPT NXB Giáo Dục, Hà Nội Nguyễn Xuân Trường, Trần Trung Ninh, 2006 555 câu trắc nghiệm Hố Học NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Nguyễn Đình Độ, Nguyễn Ngơ Hồ, 2009 Giải nhanh trắc nghiệm khách quan Hoá Học NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Trang 15 ... Đề - H Ngh? ?a Hưng – T Nam Định Trình độ chun mơn: Cử nhân Hố học Chức vụ cơng tác: Giáo viên Nơi làm việc: Trường THPT A Ngh? ?a Hưng Đ? ?a liên hệ: Xóm Bắc TT Liễu Đề - H Ngh? ?a Hưng – T Nam Định Điện... giả: (Khơng có) Đơn vị áp dụng sáng kiến: Tên đơn vị: Trường THPT A Ngh? ?a Hưng Đ? ?a chỉ: Trường THPT A Ngh? ?a Hưng Điện thoại: 0350.6562916 Trang Chuyên đề phân loại pp giải tập hỗn hợp sắt oxit... HNO ta tính số mol d? ?a vào bảo tồn nguyên tố N ta có: mu Kh nHNO3 = nNi + nN − = 3nFe + nNO (nNO2 ) − 3 Ví dụ Hỗn hợp A gồm ba oxit sắt (FeO, Fe3O4, Fe2O3) có số mol H? ?a tan hết m gam hỗn hợp A