Chuyên đề sắt và hợp chất (22 12 2017)

CHUYÊN ĐỀ SẮT VÀ HỢP CHẤT Bài 1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3 Fe3O4 phản ứng hết với dung dịch HNO3 loãng (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 ? Phân tích đề: Ta coi hỗn hợp X ban đầu gồm Fe O Như xét  trình chất nhường e Fe chất nhận e O NO3 Nếu biết số tổng số mol Fe X biết số mol muối Fe(NO 3)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 2 Fe � Fe3  3e x y 2y 5 y 2 N  3e � N O 0,18 0, 06 3x Tổng electron nhường: 3x (mol) Tổng electron nhận: 2y + 0,18 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,18 (2) 56 x  16 y  11, 36 � � 3x  y  0,18 � Từ (1) (2) ta có hệ Giải hệ ta có x = 0,16 y = 0,15 Như nFe  nFe( NO )  0,16 mol m = 38,72 gam Bài 2: 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? Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng 3 �SO � �FeO, Fe3O4 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 trình Oxi nhận e để đưa O2- có oxit H2SO4(+6) nhận e để đưa SO2 (+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 SO = 0,1875 mol , nFe = 0,225 mol Gọi số mol oxi oxit x ta có: Chất khử Chất oxi hóa O  2e �xO  3 2x Fe � Fe 0,225  3e 0,225 x SO4   2e � SO2 0,1875 x 0,1875 Tổng electron nhường: 0,675 mol Tổng electron nhận: 2x + 0,375 (mol) � x = 0,15 Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 0,675 = 2x + 0,375 �� m  m m Fe O Mặt khác ta có: nên: m = 12,6 + 0,15x16 = 15 (gam) ĐS: 15 gam Bài 3: Nung nóng m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau phản ứng thu 20 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 Fe3O4 Hòa tan hết X dung dịch HNO lỗng thu 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO NO có tỉ khối so với H2 19 Tính m thể tích HNO3 1M dùng? Phân tích đề: sơ đồ phản ứng 2 �NO2 � FeO , Fe O � � HNO3 O2 ( kk ) Fe ��� �� ��� � �NO � �Fe2O3và Fe du �Fe( NO ) 3 � + Hỗn hợp X gồm Fe O oxit + Xét q 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 n  nNO  0,125mol Giải: Theo đề ta có: NO Gọi số mol Fe O tương ứng X x y ta có: 56x + 16y = 20 (1) Quá trình nhường nhận e: Chất khử Chất oxi hóa 3 Fe 3e x � Fe  3x O  2e � O  y NO yN 2y  1e � 4 5 N 5 2 0,125 0,125  3e � N O 0,125 x3 0,125 Tổng electron nhường: 3x mol Tổng electron nhận: 2y + 0,125+ 0,125x3 (mol) Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,5 (2) Từ (1) (2) ta có 56 x  16 y  20 � � x  y  0, � hệ Giải hệ ta có x = 0,3 y = 0,2 Như nFe = 0,3 mol m = 16,8 gam Theo định luật bảo toàn ngun tố ta có: mi Khí nHNO3  nNO  nNO  3nFe  nNO  nNO2 3 nên nHNO  0,3x3  0,125  0,125  1,15 mol VHNO3  1,15  1,15(lít) Vậy Bài 4: 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, Fe 2O3 Fe3O4 Hòa tan hết X dung dịch HNO3 đặc, nóng thu 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử đktc) Tính m ? Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng �FeO, Fe3O4 HNO3dn �NO2 � CO Fe2O3 �� �� ���� �� to �Fe2O3 , Fe �Fe( NO2 )3 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 hòa tan x HNO3 đề tính tổng số mol Fe n  0,195mol Giải: Theo đề ta có: NO Gọi số mol Fe O tương ứng X x y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1) Quá trình nhường nhận e: Chất khử Chất oxi hóa O  2e � O 2 y Fe � Fe3  3e x 2y y 4 N 5  1e � N O2 0,195 0,195 3x Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,195 (2) 56 x  16 y  10, 44 � � x  y  0,195 Từ (1) (2) ta có hệ � Giải hệ ta có x = 0,15 y = 0,1275 � m = 12 gam Như nFe = 0,15 mol nên nFe O  0, 075mol �� Nhận xét: Dĩ nhiên tốn ta giải theo cách tính số mol O bị CO lấy theo phương trình: CO  � O 2 � � CO2 � � 2e �� 4 N 5  1e � N O2 Sau dựa vào định luật bảo tồn khối lượng ta có: m = 10,44 + mO Bài 5: Cho 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3O4, 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 �FeO �Fe(OH ) � nungtrongkk �FeCl2 NaOH � � HCl �� ���� � ����� Fe2O3 �Fe2O3 ��� �FeCl3 �Fe O �Fe(OH )3 � Phân tích đề: Sơ đồ � + 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 Theo phương trình: 2H   � O 2 � � �� H 2O O2- oxi hỗn hợp oxit 0,26 0,13 mà theo định luật bảo tồn khối lượng ta có: mFe + mO =7,68 Nên mFe = 7.68 – 0,13x16 =5,6(gam) � nFe = 0,1 mol � Fe2O3 Ta lại có 2Fe �� 0,1 0,05 Vậy m = 0,05x160 = gam Nhận xét: Ngồi cách giải ta quy hỗn hợp FeO Fe 2O3 Fe3O4 coi hỗn hợp FeO.Fe2O3 với số mol Bài 6: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 3O4, 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 nO 2  0,13mol �Fe �H � �FeO �Fe(OH ) � nungtrongkk � � � HCl NaOH ��� � �FeCl2 ��� �� ����� Fe2O3 � �Fe2O3 �FeCl �Fe(OH )3 � � � �Fe3O4 Phân tích đề: Sơ đồ + 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 n n  0, 7mol , n  0,15mol HCl H Giải: Ta có H Ta có phương trình phản ứng theo H+  2 H   2e �� � H �(1) 2H   � O 2 � � H 2O (2) � ��� n  0,3mol Từ (1) ta có H (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 tồn khối lượng ta có: mFe + mO =7,68 Nên mFe = 20 – 0,2x16 =16,8 (gam) � nFe = 0,3 mol � Fe2O3 Ta lại có 2Fe �� 0,3 0,15 Vậy m = 0,15x160 = 24 gam Dạng chuyển đổi hỗn hợp tương đương:  Tổng quan: Trong số oxit sắt ta coi Fe 3O4 hỗn hợp FeO Fe 2O3 có số mol Như có hai dạng chuyển đổi Khi đề cho số mol FeO Fe 2O3 có số mol ta coi hỗn hợp Fe 3O4 khơng có kiện ta coi hỗn hợp FeO Fe 2O3 Như hỗn hợp từ chất ta chuyển thành hỗn hợp chất chất tương đương Bài 7: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 (trong số mol FeO số mol Fe 2O3) Hòa tan 4,64 gam dung dịch H2SO4 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? 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 FeSO 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 Ptpư: nFe3O4  4, 64  0, 02mol 232 � FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O Fe3O4 + 4H2SO4 �� 0,02 0,02 Trong 100 ml X có 0,01 mol FeSO4 nên: � 5Fe2(SO4)3 + K2SO4+2MnSO4+8H2O 10FeSO4 + 2KMnO4 +8H2SO4 �� 0,01 0,002 VKMnO4  0,002  0, 02(lit ) 0,1 hay 20 ml Như ta có Bài 8: 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 cô cạn thu 77,5 gam muối Tính m? Phân tích đề: Cho oxit tác dụng với H2SO4 ta thu muối FeSO4 Fe2(SO4)3 Do ta coi hỗn hợp ban đầu gồm hai oxit FeO Fe 2O3 Ta thấy khối lượng muối tăng lên phản ứng: � 2Fe3+ + 2Cl2Fe2+ + Cl2 �� 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 FeSO4 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: � FeSO4 + H2O FeO + H2SO4 �� � Fe2(SO4)3 + 3H2O Fe2O3 + 3H2SO4 �� Khối lượng tăng lên khối lượng Cl- có muối theo phương trình: � 2Fe3+ + 2Cl2Fe2+ + Cl2 �� 77,5  70,  0, 2mol 35,5 Vậy Như số nFe2  nFeSO4  nFeO  0, 2mol 70,  0, x152 nFe2 ( SO4 )3   0,1mol mFeSO4  mFe2 ( SO4 )3  70, 400 Mà nFe2 ( SO4 )3  nFe2O3  0,1mol nCl   Nên Do m  mFeO  mFe O  0, x72  0,1x160  30, 4( gam) Vậy m = 30,4 gam ... e: Chất khử Chất oxi hóa 3 Fe 3e x � Fe  3x O  2e � O  y NO yN 2y  1e � 4 5 N 5 2 0 ,125 0 ,125  3e � N O 0 ,125 x3 0 ,125 Tổng electron nhường: 3x mol Tổng electron nhận: 2y + 0 ,125 + 0 ,125 x3... mol ta coi hỗn hợp Fe 3O4 khơng có kiện ta coi hỗn hợp FeO Fe 2O3 Như hỗn hợp từ chất ta chuyển thành hỗn hợp chất chất tương đương Bài 7: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 (trong số mol FeO số mol... chuyển đổi hỗn hợp tương đương:  Tổng quan: Trong số oxit sắt ta coi Fe 3O4 hỗn hợp FeO Fe 2O3 có số mol Như có hai dạng chuyển đổi Khi đề cho số mol FeO Fe 2O3 có số mol ta coi hỗn hợp Fe 3O4 khơng