Lập sơ đồ hợp thức của quá trình chuyển hoá, tìm mối quan hệ giữa chất đầu và chất cuối_05

Chuyên đề 7 Lập sơ đồ hợp thức của quá trình chuyển hoá, tìm mối quan hệ giữa chất đầu v chất cuối I - Nội dung Đối với các bài toán hỗn hợp bao gồm nhiều quá trình phản ứng xảy ra, ta chỉ cần lập sơ đồ hợp thức, sau đó căn cứ vào chất đầu và chất cuối, bỏ qua các phản ứng trung gian. Ví dụ. - Cho hỗn hợp A gồm các chất rắn Fe, FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 tan hoàn toàn trong dung dịch HCl, dung dịch thu đợc cho tác dụng với dung dịch NaOH d, lọc kết tủa, nung trong không khí đến khối lợng không đổi thu đợc m gam chất rắn. Tính m. Ta thấy, chất cuối cùng là Fe 2 O 3 , vậy nếu tính đợc tổng số mol Fe có trong A ta sẽ tính đợc số mol Fe 2 O 3 . - Cho hỗn hợp Fe, Zn, Mg tác dụng hết với dung dịch HCl, cho từ từ dung dịch NaOH vào dung dịch thu đợc đến kết tủa lớn nhất, lọc kết tủa, nung trong không khí đến khối lợng không đổi thu đợc m gam chất rắn, tính m Ta thấy, nếu biết đợc số mol các kim loại ban đầu, ta lập đợc sơ đồ hợp thức giữa chất đầu và cuối Fe Fe 2 O 3 , Zn ZnO, Mg MgO ta sẽ tính đợc khối lợng các oxit. II - Bi tập áp dụng Bài 1. Cho 11,2 gam Fe và 2,4 gam Mg tác dụng với dung dịch H 2 SO 4 loãng d. Sau phản ứng thu đợc dung dịch A và V lít khí H 2 (ở đktc). Cho dung dịch NaOH d vào dung dịch A thu đợc kết tủa B. Lọc B nung trong không khí đến khối lợng không đổi đợc m (gam) chất rắn. a. V có giá trị là A. 2,24 lít B. 3,36 lít C. 5,6 lít D. 6,72 lít b. Giá trị của m là A. 18 gam B. 20 gam C. 24 gam D. 36 gam Hớng dẫn giải 2 2 HMgFe H 2,4 11,2 a. n n n 0,3 mol 24 56 V0,3.22,46,72lít =+= + = = = Đáp án D b. Dựa vào sự thay đổi chất đầu và cuối, ta lập đợc sơ đồ hợp thức : 2Fe Fe 2 O 3 ; Mg MgO 0,2 0,1 0,1 0,1 m = 0,1.160 + 0,1.40 = 20 (g) Đáp án B Bài 2. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,2 mol Fe và 0,1 mol Fe 2 O 3 vào dung dịch HCl d thu đợc dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng với NaOH d thu đợc kết tủa. Lọc lấy kết tủa, rửa sạch, sấy khô và nung trong không khí đến khối lợng không đổi đợc m gam chất rắn, m có giá trị là A. 23 gam B. 32 gam C. 24 gam D. 42 gam Hớng dẫn giải. Các phản ứng Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 Fe 2 O 3 + 6HCl 2FeCl 3 + 3H 2 O HCl + NaOH NaCl + H 2 O FeCl 2 + 2NaOH Fe(OH) 2 + 2NaCl FeCl 3 + 3NaOH Fe(OH) 3 + 3NaCl 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O 4Fe(OH) 3 2Fe(OH) 3 o t Fe 2 O 3 + 3H 2 O Trong m gam chất rắn có 0,1 mol Fe 2 O 3 (16 gam) ban đầu. Vậy chỉ cần tính lợng Fe 2 O 3 tạo ra từ Fe theo mối quan hệ chất đầu (Fe) và cuối (Fe 2 O 3 ) 2Fe Fe 2 O 3 . 23 Fe O Fe 1 nn0,1 2 == mol 0,2 23 Fe O (thu n0,10,1 m 0,2.160 32 gam đợc) =+ = = = Đáp án B Bài 3. Hỗn hợp Al, Fe có khối lợng 22 gam đợc chia thành 2 phần bằng nhau. - Phần 1 tác dụng với HCl d thu đợc dung dịch A và 8,96 lít H 2 (đktc). Cho dung dịch A tác dụng dung dịch NaOH d đợc kết tủa B, lọc kết tủa B nung trong không khí đến khối lợng không đổi đợc m 1 chất rắn. - Phần 2 cho vào dung dịch CuSO 4 d đến khi phản ứng hoàn toàn thu đợc m 2 gam chất rắn không tan. a. m 1 có giá trị là A. 8 gam B. 16 gam C. 32 gam D. 24 gam b. m 2 có giá trị là A. 12,8 gam B. 16 gam C. 25,6 gam D. 22,4 gam Hớng dẫn giải. a. 2Al + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 HCl + NaOH NaCl + H 2 O AlCl 3 + 3NaOH Al(OH) 3 + 3NaCl Al(OH) 3 + NaOH NaAlO 2 + 2H 2 O FeCl 3 + 2NaOH Fe(OH) 2 + 2NaCl 4Fe(OH) 2 + O 2 0 t 2Fe 2 O 3 + 4H 2 O - Khi tác dụng với HCl, gọi x, y lần lợt là số mol Al và Fe ta có: += = += = 27x 56y 11 x 0,2 : Al 1, 5x y 0, 4 y 0, 1 : Fe - Sau các phản ứng chất rắn thu đợc chỉ còn là Fe 2 O 3 . 2Fe Fe 2 O 3 0,1 . 0,05 m 1 = 8 (g) Đáp án A b. 2Al + 3CuSO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Cu Fe + CuSO 4 FeSO 4 + Cu ở phần 2, Cu 2+ nhận electron chính bằng H + nhận ở phần 1, do đó n Cu = = 0,4 m 2 H n Cu = 25,6 (g) Đáp án C Bài 4. Cho tan hoàn toàn 13,6 gam hỗn hợp gồm Fe và Fe 2 O 3 trong dung dịch HCl thu đợc 2,24 lít H 2 (đktc) và dung dịch D. Cho D tác dụng với dung dịch NaOH d, lọc, nung kết tủa trong không khí đến khối lợng không đổi đợc a gam chất rắn, giá trị của a là A. 8 gam B. 12 gam C. 16 gam D. 24 gam Hớng dẫn giải. Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 223 Fe H Fe O (ban n n 0,1 mol. m 13,6 0,1.56 8gam đầu) == = = Ta có sơ đồ hợp thức 2Fe Fe 2 O 3 . 23 Fe O Fe 1 nn0,05m 2 == ol. Vậy a = 8 + 0,05.160 = 16 gam Cũng có thể dùng phơng pháp tăng - giảm khối lợng. 2Fe Fe 2 O 3 . Khối lợng tăng lên 48 gam 0,1 mol Fe 0,05 mol Fe 2 O 3 khối lợng tăng 2,4 gam a = 13,6 + 2,4 = 16 gam Đáp án C Bài 5. 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 tác dụng vừa hết với 260 ml dung dịch HCl 1M thu đợc dung dịch X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH d, lọc kết tủa, nung trong không khí đến khối lợng không đổi thu đợc m gam chất rắn, giá trị của m là A. 8 gam B. 12 gam C. 16 gam D. 24 gam Hớng dẫn giải. FeO + 2HCl FeCl 2 + H 2 O Fe 3 O 4 + 8HCl 2FeCl 3 + FeCl 2 + 4H 2 O Fe 2 O 3 + 6HCl 2FeCl 3 + 3H 2 O FeCl 2 + 2NaOH Fe(OH) 2 + 2NaCl FeCl 3 + 3NaOH Fe(OH) 3 + 3NaCl 4Fe(OH) 2 + O 2 o t 2Fe 2 O 3 + 4H 2 O 2Fe(OH) 3 o t Fe 2 O 3 + 3H 2 O - á p dụng phơng pháp bảo toàn điện tích để tính số mol Fe có trong các oxit O(trongoxit) Cl HCl Fe (trongoxit) 11 1 n n n .0,26 0,13 mol 22 2 7,68 0,13.16 n0,1 56 == = = == mol - Lập sơ đồ hợp thức 0,1 mol Fe 0,05 mol Fe 2 O 3 . m = 0,05 .160 = 8 gam Đáp án A Chuyên đề 8 Phơng pháp giảI bI tập về sắt I nội dung - Sắt là một trong những nguyên tố quan trọng, có nhiều ứng dụng trong đời sống và có một vị trí quan trọng trong chơng trình Hoá học phổ thông cũng nh trong các kì thi Tốt nghiệp THPT, Cao đẳng, Đại học. - Ngoài các phơng pháp đã nêu ở các chuyên đề trên, các bài tập về sắt và hợp chất của sắt còn có thể sử dụng thêm một số cách giải nhanh sau đây : + Khi Fe 3 O 4 tác dụng với các chất oxi hoá, ta coi Fe 3 O 4 là hỗn hợp của Fe 2 O 3 và FeO. Trong đó chỉ có FeO tham gia phản ứng oxi hoá - khử với = 34 FeO Fe O nn + Vị trí của Fe trong dãy điện hoá + + + > 23 2 Fe Fe Fe Fe . Do đó trong các phản ứng có thể xảy ra theo nhiều trờng hợp khác nhau. + Trong bài toán tìm công thức phân tử của oxit sắt, cần tìm số mol Fe và số mol oxi có trong oxít rồi lập tỉ lệ mol Fe : O, từ đó suy ra công thức phân tử. + Sử dụng phơng pháp bảo toàn electron với bài toán cho một oxit sắt Fe x O y tác dụng với dung dịch HNO 3 tạo ra sản phẩm khí do sự khử N +5 . II Bài tập áp dụng Bài 1. Có một loại oxit sắt dùng để luyện gang. Nếu khử oxit sắt này bằng cacbon oxit ở nhiệt độ cao ngời ta thu đợc 0,84 gam sắt và 0,448 lít khí cacbonic(đktc). Công thức hoá học của loại oxit sắt nói trên là A. Fe 2 O 3 . B. Fe 3 O 4 C. FeO D. Không xác định đợc Hớng dẫn giải. Ta thấy, CO lấy O của oxit để tạo ra CO 2 , do đó == = = 2 OCO CO 0,448 nn n 0,02mo 22,4 l == Fe 0,84 n 0,015 mol 56 , n Fe : n O = 0,015 : 0,02 = 3 : 4. Vậy công thức của oxit là Fe 3 O 4 . Đáp án B Bài 2. Để hòa tan hoàn toàn 10,8 gam oxit sắt cần vừa đủ 300 ml dung dịch HCl 1M. Oxit sắt là A. FeO B. Fe 2 O 3 C. Fe 3 O 4 D. Cả FeO và Fe 3 O 4 đều đúng Hớng dẫn giải. Theo định luật bảo toàn điện tích, Cl - thay thế O trong oxit nên == = Otrongoxit HCl Cl 11 nnn0,15 22 mol == = oxit oxi Fe mm 10,8 0,15.16 n0 56 56 ,15mol n Fe : n O = 1 : 1. Vậy CTPT là FeO Đáp án A Bài 3. Hoà tan hết m gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 có số mol bằng nhau trong dung dịch HNO 3 thu đợc 2,688 lít NO (đktc). Giá trị của m là A. 70,82 gam B. 83,52 gam C. 62,64 gam D. 41,76 gam Hớng dẫn giải. Gọi số mol của mỗi oxit là x mol. Coi Fe 3 O 4 là hỗn hợp FeO và Fe 2 O 3 . Do đó, hỗn hợp gồm FeO và Fe 2 O 3 đều 2x mol. Khi tác dụng với HNO 3 chỉ có FeO tham gia phản ứng oxi hoá khử tạo NO. Fe +2 - 1e Fe +3 2x 2x N +5 + 3e N +2 0,36 . 0,12 2x = 0,36 x = 0,18 mol =+ = += 23 FeO Fe O m m m 2.0,18. (72 160) 83,52 gam Đáp án B Bài 4. Ho tan hon ton 8,64 gam một oxit sắt trong dung dịch HNO 3 thu đợc 0,896 lít NO (đktc) duy nhất. Oxit sắt đó là A. FeO B. Fe 2 O 3 C. Fe 3 O 4 D. Cả FeO và Fe 3 O 4 đều đúng Hớng dẫn giải. Trong oxit Fe x O y , số oxi hoá của Fe là +2y/x. áp dụng phơng pháp bảo toàn electron, ta có - Fe x O y là chất khử 2y 3 x 2y Fe x.(3 ) Fe x 8,64 8,64.(3x 2y) 56x 16y 56x 16y + + ++ - HNO 3 là chất oxi hoá N +5 + 3e N +2 0,12 . 0,04 Ta có 8,64.(3x 2y) 0,12 72(3x 2 y)56x 16y 56x 16y xy ==+ + = Vậy oxit là FeO. Đáp án A. Bài 5. Cho miếng sắt nặng m gam vào dung dịch HNO 3 , sau phản ứng thấy có 6,72 lít khí NO 2 (đktc) thoát ra và còn lại 2,4 gam chất rắn không tan. Giá trị của m là A. 8,0 B. 5,6 C. 10,8 D. 8,4 Hớng dẫn giải. Sau phản ứng sắt còn d nên đã có các phản ứng Fe + 6HNO 3 Fe(NO 3 ) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O 0,1 0,1 . 0,3 Fe + 2Fe(NO 3 ) 3 3Fe(NO 3 ) 2 0,05 . 0,1 Lợng sắt ở cả hai phản ứng là n Fe = 0,01 + 0,005 = 0,015 mol m = 0,15.56 + 2,4 = 10,8 gam Đáp án C . 7 Lập sơ đồ hợp thức của quá trình chuyển hoá, tìm mối quan hệ giữa chất đầu v chất cuối I - Nội dung Đối với các bài toán hỗn hợp bao gồm nhiều quá trình. ra, ta chỉ cần lập sơ đồ hợp thức, sau đó căn cứ vào chất đầu và chất cuối, bỏ qua các phản ứng trung gian. Ví dụ. - Cho hỗn hợp A gồm các chất rắn Fe, FeO,