Chủ đề 13: Bài toán oxit kim loại tác dụng H2SO4 (đặc, nóng) Định hướng tư giải + Bài toán ta dùng phương pháp chia để trị hỗn hợp oxit thành kim loại O + Kết hợp với định luật bảo toàn + Vận dụng linh hoạt (kết hợp, liên hệ) định luật bảo tồn Ví dụ 1: Đốt 24 gam hỗn hợp X gồm Fe Cu Oxi thu m gam hỗn hợp chất rắn Y Cho hỗn hợp Y vào dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư thu 6,72 lít SO2( đktc) dung dịch có chứa 72 gam muối sunfat khan Giá trị m là: A 25,6 gam B 28,8 gam C 27,2 gam D 26,4 gam Trích đềthi thử Chuyên KHTN – Hà Nội – 2016 Định hướng tư giải BTKL Ta có : ¾¾¾ ® n SO2- = 72 - 24 BTDT = 0,5 ắắắ đ n e = 0,5.2 = 96 ỡFe,Cu : 24gam 6,72 BTE V m ắắắ đ 2a + = n e = ® a = 0, ® m = 27, 2(gam) 22, îO : a(mol) Ví dụ 2: Thực phản ứng nhiệt nhôm m gam hỗn hợp Al, CuO, Fe2O3 Fe3O4 khí trơ, thu hỗn hợp chất rắn X Cho X vào dung dịch NaOH dư, thu dung dịch Y, chất khơng tan Z 0,672 lít khí H2 (đktc) Sục khí CO2 dư vào Y thu 7,8 gam kết tủa Cho Z tan hết vào dung dịch H2SO4 thu dung dịch chứa 16,2 gam muối sunfat 2,464 lít khí SO2 (ở đktc) sản phẩm khử H2SO4 Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m là: A 10,26 gam B 11,24 gam C 14,28 gam D 12,34 gam Trích đềthi thử Chuyên Lê Hồng Phong – Nam Định – 2016 Định hướng tư giải BTE + Cho NaOH vào X có nH = 0,03 ¾¾¾ ® nd≠ Al = 0,02(mol) + Sục CO2 vào Y n Al(OH)3 ìAl : 0,02(mol) ï = 0,1 ắắắắ đ X ớAl O3 : 0,04(mol) ùFe,Cu ợ BTNT.Al mi + Lại có nSO = 0,11(mol) ® ntrong = 0,11 SO22 ắắắđ BTKL m(Fe,Cu) = 16,2 - 0,11.96 = 5,64(gam) BTKL + Vy ắắắ đ m = 5,64 + 0,02.27 + 0,04.102 = 10,26(gam) Ví dụ 3: Hòa tan hồn tồn 2,44 gam hỗn hợp bột X gồm FexOy Cu dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư) Sau phản ứng thu 0,504 lít khí SO2 (sản phẩm khử nhất, đktc) dung dịch chứa 6,6 gam hỗn hợp muối sunfat Phần trăm khối lượng FexOy X A 79,34% B 73,77% C 26,23% D 13,11% Trích đềthi thử Nguyễn Trung Thiên – Hà Tĩnh – 2016 Định hướng tư giải Ta chia để trị X thành BTKL ỡ ắắắ đ 56a + 64b + 16c = 2,44 ìa = 0,025 ìFe : a ï ïï BTE ï 2,44 ớCu : b đ ắắắ đ 3a + 2b = 2c + 0,0225.2 ® íb = 0,01 ïO : c ï200a + 160b = 6,6 ïc = 0,025 î î ïî 2,44 - 64.0,01 ® %Fex Oy = = 73,77% 2,44 Ví dụ 4: Hòa tan 52,8 gam hỗn hợp X gồm Cu, FeO, Fe2O3 Fe3O4 H2SO4 đặc/nóng Sau phản ứng xảy hồn toàn thu dung dịch Y chứa 131,2 gam hỗn hợp muối sunfat 3,36 lít khí SO2 (spkdn,đktc) Phần trăm khối lượng O X : A 21,21% B 18,18% C 24,24% D 30,30% Trích đềthi thử Nguyễn Anh Phong – 2016 Định hướng tư giải BTNT.H Đặt n H SO = a ¾¾¾¾ ® n H2 O = a BTKL ¾¾¾ ® 52,8 + 98a = 131,2 + 0,15.64 + 18a ® a = 1,1(mol) BTNT.S Trong muËi ¾¾¾¾ ® nSO = 1,1 - 0,15 = 0,95(mol) 24 BTKL X ắắắđ mTrong Fe + Cu = 131,2 - 0,95.96 = 40(gam) 12,8 100% = 24, 24% 52,8 Ví dụ 5: Hòa tan m gam hỗn hợp X gồm Fe oxit sắt dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư đến phản ứng hoàn toàn thu 30 gam muối khan 0,56 lít SO2 (đktc) Giá trị m : A 11,6 B 12,4 C 10,8 D 14,2 Trích đềthi thử Nguyễn Anh Phong – 2016 Định hướng tư giải Bài toán đơn giản axit cho dư nên muối Fe3+ ìFe : 0,15(mol) 30 BTNT.Fe Và n Fe2 (SO4 )3 = = 0,075 ắắắắ đmớ 400 ợO : a BTKL X ắắắ ® mTrong = 52,8 - 40 = 12,8(gam) ® %O = O BTE ắắắ đ 0,15.3 = 2a + 0,025.2 ® a = 0,2(mol) BTKL Và ¾¾¾® m = 0,15.56 + 0,2.16 = 11,6(gam) Ví dụ 6: Để m gam Fe ngồi khơng khí sau thời gian tạo thành 37,6 hỗn hợp B gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 Cho toàn hỗn hợp B tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu (dư) 3,36 lít khí SO2 (đktc) Giá trị m là: A 56 B 50,6 gam C 50,4 gam Trích đềthi thử Nguyễn Anh Phong – 2016 Định hướng tư giải D 28 gam BTKL ® 56a + 16b = 37,6 ìFe : a(mol) ỡù ắắắ Chia tr 37,6 đ BTE đ 3a = 2b + 0,15.2 ùợ ắắắ ợO : b(mol) BTNT.Fe ỡa = 0,5(mol) ắắắắ đ m = 28(gam) đớ ợb = 0,6(mol) Bi rốn luyn Cõu 1: Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4, FeCO3 tỷ lệ mol tương ứng : : 2, tan hết dung dịch H2SO4 (đặc/nóng) Sau phản ứng thu dung dịch Y chứa hai muối 2,6544 lít hỗn hợp khí Z gồm CO2 SO2 (đktc) Biết Y phản ứng với tối đa 0,2m gam Cu Hấp thụ hoàn toàn Z vào dung dịch Ca(OH)2 dư thu m’ gam kết tủa Giá trị m’ là: A 11,82 B 12,18 C 18,12 D 13,82 Trích đềthi thử Nguyễn Anh Phong – 2016 Định hướng tư giải ìFe : 8a(mol) ï + Gọi X íFe3O : a(mol) ® m = ( 8.56 + 232 + 116.2 ) a = 912a(gam) ùFeCO : 2a(mol) ợ BTE ắắắ đ 8a.2 !+ Fe 0, 2.912a = 2a 0,1185 - 2a ) ® a = 0,01(mol) ! + ("## $##% 64 Fe3 O4 SO ìSO2 : 0,1185 - 0,02 = 0,0985(mol) ỵCO2 : 0,02(mol) Vậy Z í ìCaSO3 : 0,0985(mol) Ca(OH)2 ắắắắ đ m' = 13,82(gam) ợCaCO3 : 0,02(mol) Câu 2: Cho luồng O2 qua Fe nung nóng thu m gam hỗn hợp rắn X Cho X tan hết dung dịch H2SO4 (đặc/nóng) Sau phản ứng hoàn toàn thu 0,2 mol SO2 dung dịch Y Cho Ba(OH)2 dư vào Y thấy có 0,5 mol Ba(OH)2 phản ứng thu 157,02 gam kết tủa Giá trị m : A 27,52 B 28,32 C 28,64 D 29,92 Trích đềthi thử Nguyễn Anh Phong – 2016 Định hướng tư giải BTNT.Ba BTKL Ta ắắắắ đ n BaSO4 = 0,5(mol) ắắắ ® mFe(OH)x = 40,52(gam) Nếu có dư axit Y ® n Fe(OH)3 = 40,52 = 0,3787 ® n SO2- = 0,568 > 0,5 (vô lý) 107 Vây Y ch cha mui BTKL ắắắ đ m Fe = 40,52 - 0,5.2.17 ! "#" $ = 23,52 ® n Fe = 0, 42(mol) OH Vậy ìFe : 0,42(mol) BTE mớ ắắắ đ n e = 0,5.2 ! = 2a + 0,2.2 ® a = 0,3(mol) ® m = 28,32(gam) ỵO : a(mol) OH Chú ý : Số mol e nhường số mol điện tích âm dung dịch Y Câu 3: Cho hợp chất sắt tác dụng với H2SO4 đặc nóng, tạo SO2 (sản phẩm khử nhất) Nếu tỉ lệ mol H2SO4 đem dùng SO2 tạo 4:1 cơng thức phân tử X là: A Fe3O4 B Fe C FeS D FeO Trích đềthi thử Chuyên Thăng Long – 2016 Định hướng tư giải ìïn SO2 = ® n e = 2(mol) BTNT.S ắắắđ n Fe2 (SO4 )3 = n = ïỵ H2SO4 + Giả sử í Vậy có D thỏa mãn : BTNT.Fe + BTE + Vi Fe3O4 : ắắắắắ đ n Fe3O4 = 2(mol) (Vụ lý) + Tương tự với Fe FeS vô lý Câu 4: Cho 13,36 gam hỗn hợp X gồm Cu Fe3O4 vào dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thu V1 lít SO2 dung dịch Y Cho Y phản ứng với dung dịch NaOH dư thu kết tủa T, nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu 15,2 gam rắn Q Nếu cho lượng X vào 400 ml dung dịch P chứa HNO3, H2SO4 thấy có V2 lít khí NO sản phẩm khử ra, 0,64 gam kim loại chưa tan hết Các phản ứng xảy hồn tồn, khí đo đktc, Giá trị V1, V2 A 2,576 0,896 B 2,576 0,224 C 2,576 0,672 D 2,912 0,224 Trích đềthi thử chuyên Lê Khiết – Quảng Ngãi – 2016 Định hướng tư giải ìCu : a ỡCuO : a ỡ64a + 232b = 13,36 H2SO4 ắắắđ 15,2 đ ớ NaOH ợFe3O4 : b ợFe2O3 :1,5b ỵ80a + 240b = 15,2 Ta có : 13,36 í ỡa = 0,1(mol) 0,1.2 + 0,03.1 BTE đớ ắắắ đ n SO2 = = 0,115 ® V1 = 2,576 îb = 0,03(mol) Khi cho X qua hỗn hợp axit.Ta BTE cho c quỏ trỡnh : BTE ắắắ đ 2(0,1 - 0,01) = 0,03.2 + 3.n NO ® n NO = 0,04(mol) ® V = 0,896 Câu 5: Hồ tan hết a(g) oxit MO (M có hố trị khơng đổi) lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 17,5% thu dung dịch muối có nồng độ 20% Cho khí CO dư qua ống sứ đựng 12 gam oxit MO thu m(g) chất rắn Giá trị m A 9,6 gam B 12 gam Định hướng tư giải C 5,4 gam D 7,2 gam Giả sử số mol axit Ta có: maxit = 98 dung dich ® maxit = 98 = 560 0,175 n MO = M + 96 = 0,2 ® M = 24 (Mg) 560 + M + 16 Câu 6: Để m gam bột sắt ngồi khơng khí, sau thời gian chuyển thành hỗn hợp A có khối lượng 75,2 gam gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 Cho hỗn hợp A phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đậm đặc, nóng thu 6,72 lit khí SO2( đktc) Khối lượng m gam là: A 56g B 11,2g C 22,4g D 25,3g Định hướng tư giải Khi : BTKL ỡù ắắắ đ 56a + 16b = 75,2 ìa = ® í BTE ®í ® 3a = 2b + 0,3.2 ùợ ắắắ ợb = 1,2 ỡFe : a Chia để trị : 75,2 í ỵO : b BTNT.Fe ắắắắ đ m = 1.56 = 56 Cõu 7: Cho 1,44g hỗn hợp gồm kim loại M oxit MO, có số mol nhau, tác dụng hết với H2SO4 đặc, đun nóng Thể tích khí SO2 (đktc) thu 0,224 lít Cho biết hố trị lớn M II Kim loại M là: A Cu B Fe C Al D Zn Định hướng tư giải Hóa trị M lớn II → loại B C Ta có : n SO2 = 0,01 BTE ắắắ đ n e = 0,02 BTKL ắắắ đ0,01(M + M + 16) = 1,44 ® n M = 0,01 ® M = 64 Câu 8: Hòa tan hồn tồn 16,3 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al Fe dung dịch H2SO4 đặc nóng thu 0,55 mol SO2 Mặt khác, đốt cháy hoàn toàn lượng kim loại thu m gam oxit Giá trị m là: A 22,9 gam B 25,1 gam C 55,2 gam D 51,8 gam Định hướng tư giải Ta có : n SO2 = 0,55 ® n e = 0,55.2 ® n Otrong oxit = 0,55(mol) BTKL ắắắ đ m = 16,3 + 0,55.16 = 25,1(gam) Câu 9: Hòa tan hồn tồn 19,2 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4 Fe2O3 50 ml dung dịch H2SO4 18M (đặc, dư, đun nóng), thu V lít khí SO2 (đktc) sản phẩm khử dung dịch Y Cho 450 ml dung dịch NaOH 2M vào dung dịch Y thu 21,4 gam kết tủa Giá trị V A 4,48 B 5,60 C 6,72 D 3,36 Định hướng tư giải ìFe : 0,2 Vơ lý ỵO : 0,5 BTNT Nếu NaOH dư : n Fe(OH) = 21,4 = 0,2 ¾¾¾ ® n Fe = 0,2 19,2 í 107 ìFe : a Vậy NaOH thiếu : 19,2 í 56a + 16b = 19,2 n H2SO4 = 0,05.18 = 0,9 îO : b ìNa + : 0,9 ï 0,9 + 3a - 0,6 0,3 + 3a BTNT.S 0,3 + 3a BTDT Y ớFe3+ : a - 0,2 ắắắ đ n SO2- = = ắắắđ n SO2 = 0,9 2 ïSO2 - : ỵ ìa = 0,3 0,3 + 3a ổ BTE ắắắ đ 3a = 2b + ỗ 0,9 đ 6a - 2b = 1,5 đ đ V = 6,72 ữ ứ è ỵb = 0,15 Câu 10: Cho 23,4 gam hỗn hợp X gồm Fe FeO tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, đun nóng khuấy Sau phản ứng xảy hoàn toàn thu dung dịch Y chứa chất tan FeSO4 5,04 lít (đktc) khí SO2 (sản phẩm khử nhất) Số mol H2SO4 phản ứng A 0,4 B 0,375 C 0,675 D 0,6 Định hướng tư giải ìFe : a ì56a + 16b = 23,4 ìa = 0,375 BTNT.S 0,45 23,4 đớ đớ ắắắđ S = a + = 0,6 ỵO : b ỵ2a = 2b + 0,45 ỵb = 0,15 Câu 11: Có hỗn hợp bột X gồm Al, Fe2O3, Fe3O4 (có số mol) Đem nung 41,9 gam hỗn hợp X điều kiện khơng khí thu hỗn hợp Y Hòa tan Y dung dịch H2SO4 đặc, nóng, dư thu V lít khí SO2 (là sản phẩm khử đktc) Giá trị V A 5,60 lít B 4,48 lít C 8,96 lít D 11,20 lít Định hướng tư giải Ta bảo toàn electron cho trình bạn(cuối Al Fe đẩy lên tới Al+3 Fe+3 ).Có : ìAl : 0,1 ï BTE 41,9 íFe2 O3 : 0,1 ¾¾¾ ® 0,1.3 + 0,1 = 2n SO2 ® V = 4,48(l) ïFe O (FeO.Fe O ) : 0,1 î Câu 12: Lấy 22,4 gam hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3 tác dụng vừa đủ với dung dịch chứa 0,55 mol H2SO4 đặc nóng thu khí SO2 (sản phẩm khử nhất) dung dịch X Cô cạn X, khối lượng muối thu là: A 60 gam B 40 gam C 84 gam D 72 gam Định hướng tư giải Vừa đủ nghĩa chất rắn tan hết muối nói chung hỗn hợp muối Fe2+ muối Fe3+.Ta tìm khoảng giá trị khối lượng muối TH Chỉ có muối Fe2+ : ìFe : a ìFeSO4 : a ì56a + 16b = 22,4 BTE 22,4 đớ ắắắ đớ ợO : b ỵ2a = 2b + 2(0,55 - a) ỵSO2 : 0,55 - a ìa = 0,3545 ®í ® m = 53,88 ỵb = 0,159 TH có muối Fe3+: ìFe : a ìFe2 (SO4 )3 : 0,5a BTE ì56a + 16b = 22,4 22,4 đớ ắắắ đớ ợO : b ỵ2a = 2b + 2(0,55 - 1,5a) ỵSO2 : 0,55 - 1,5a ìa = 0,325 ®í ® m = 65 ỵb = 0,2625 Nhìn vào đáp án ta thấy có A hợp lý Câu 12: Hòa tan m gam hỗn hợp X gồm Fe oxit sắt dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư đến phản ứng hoàn toàn thu 80 gam muối khan 2,24 lít SO2 (đktc) Vậy số mol H2SO4 tham gia phản ứng là? A 0,9mol B 0,7 mol C 0,5mol D 0,8 mol Trích đềthi thử Chuyên KHTN – Hà Nội – 2016 Định hướng tư giải Bài toán đơn giản axit cho dư nên muối Fe3+ 80 ì = 0, ï n Fe2 (SO4 )3 = BTNT.S Và í 400 ¾¾¾¾ ® n axit = 0, 2.3 + 0,1 = 0,7(mol) ï n SO = 0,1 ỵ ... 80 gam muối khan 2,24 lít SO2 (đktc) Vậy số mol H2SO4 tham gia phản ứng là? A 0,9mol B 0,7 mol C 0,5mol D 0,8 mol Trích đề thi thử Chuyên KHTN – Hà Nội – 2016 Định hướng tư giải Bài toán đơn... tỉ lệ mol H2SO4 đem dùng SO2 tạo 4:1 cơng thức phân tử X là: A Fe3O4 B Fe C FeS D FeO Trích đề thi thử Chuyên Thăng Long – 2016 Định hướng tư giải ìïn SO2 = ® n e = 2(mol) BTNT.S ắắắđ n Fe2 (SO4... khí đo đktc, Giá trị V1, V2 A 2,576 0,896 B 2,576 0,224 C 2,576 0,672 D 2,912 0,224 Trích đề thi thử chuyên Lê Khiết – Quảng Ngãi – 2016 Định hướng tư giải ìCu : a ìCuO : a ì64a + 232b = 13,36