Trường THPT Hà Bắc –Thanh Hà- Hải Dương Tài liệu luyện thi ĐH -CĐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HỖN HỢP SẮT VÀ OXIT SẮT 1-Dạng 1: KL Fe tác dụng với H 2 SO 4 đn hoặc HNO 3 a) Thứ tự phản ứng: Fe + 4HNO 3 => Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O (1) 2Fe + Fe(NO 3 ) 3 => 3Fe(NO 3 ) 3 (2) 2Fe + 6H 2 SO 4 => Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O (3) Fe + Fe 2 (SO 4 ) 3 => 3FeSO 4 (4) b) Bài toàn hồn hợp kim loại tan hết trong HNO 3 hoặc H 2 SO 4 không tạo muối amoni NH 4 NO 3 Cần chú ý: - HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nguội không tác dụng với Al, Fe, Cr - Sử dụng phương pháp bảo toàn e: = ∑ ∑ nhËn (kim lo¹i) cho (chÊt khÝ) e e - Khối lượng muối - 3 NO : (m anion tạo muối = m anion ban đầu – m anion tạo khí ) − − 3 3 kim lo¹i muèi NO (trong muèi) e trao®æiNO (trong muèi kim lo¹i ) + m = m n n = n - Khối lượng muối 4 2 - SO : − − 2 4 2 4 kim lo¹i muèi SO (trong muèi) e trao ®æi SO (trong muèi kim lo¹i ) + m = m n 2 * n = n - Cần nhớ một số các bán phản ứng sau: 2H + + 2e → H 2 NO 3 - + e + 2H + → NO 2 + H 2 O SO 4 2– + 2e + 4H + → SO 2 + 2H 2 O NO 3 - + 3e + 4H + → NO + 2H 2 O SO 4 2– + 6e + 8H + → S + 4H 2 O 2NO 3 - + 8e + 10H + N 2 O + 5H 2 O SO 4 2– + 8e + 10H + → H 2 S + 4H 2 O 2NO 3 - + 10e + 12H + → N 2 + 6H 2 O NO 3 - + 8e + 10H + → NH 4 + + 3H 2 O Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu bằng dung dịch HNO 3 dư, kết thúc thí nghiệm thu được 6,72 lít (đktc) hỗn hợp B gồm NO và NO 2 có khối lượng 12,2 gam. a) Khối lượng muối nitrat sinh ra là A. 43 gam B. 34 gam C. 3,4 gam D. 4,3 gam b) Tính số mol HNO 3 phản ứng Giải 2 2 NO B NO NO NO B 6,72 a = 0,1 mol a + b = = 0,3 mol 22,4 a; b b = 0,2 mol b = 12,2 gam n = n = n = n = n = m = 30a + 46 ⇒ ⇒ 3 12 + 0,1.3.62 + 0,2.1.62 = 43 gam kim lo¹i muèi NO (trong muèi) + m = m n − = ⇒ b) NO 3 - + e + 2H + → NO 2 + H 2 O 0,4 0,2 mol NO 3 - + 3e + 4H + → NO + 2H 2 O 0,4 0,1mol Số mol HNO 3 phản ứng = 0,8 mol Ví dụ 2: Cho 1,68 gam hỗn hợp A gồm Fe, Cu, Mg tác dụng hết với H 2 SO 4 đặc nóng. Sau phản ứng thấy tạo hỗn hợp muối B và khí SO 2 có thể tích = 1,008 lít (đktc). Tính khối lượng muối thu được và số mol H 2 SO 4 phản ứng A . 6 gam. B. 5,9 gam. C. 6,5 gam. D. 7 gam. Ví dụ 3: Cho m gam hỗn hợp hai kim loại Fe, Cu (trong đó Fe chiếm 30% về khối lượng) vào 50 ml dung dịch HNO 3 nồng độ 63% (d = 1,38 gam/ml) đun nóng, khuấy đều hỗn hợp tới các phản ứng hoàn toàn thu được rắn A cân nặng 0,75 m gam, dung dịch B và 6,72 lít hỗn hợp khí NO 2 và NO (ở đktc). Hỏi cô cạn dung dịch B thì thu được bao nhiêu gam muối khan? (Giả sử trong quá trình đun nóng HNO 3 bay hơi không đáng kể) Giải: Khối lượng Fe = 0,3m (g); khối lương rắn A = 0,75 m(g). Suy ra lượng Fe phản ứng = 0,25 m → Fe dư ; Cu chưa phản ứng. Dung dịch B chứa Fe(NO 3 ) 2 , không có Fe(NO 3 ) 3 và Cu(NO 3 ) 2 n hỗn hợpkhí = 6,72/22,4= 0,3 mol Giáo viên: Nguyễn Thanh Tuyền - 1 - Phong độ chỉ là nhất thời đẳng cấp vẫn là mãi mãi ! Trường THPT Hà Bắc –Thanh Hà- Hải Dương Tài liệu luyện thi ĐH -CĐ Số mol HNO 3 = 69,0 63.100 63.38,1.50 = (mol) Fe → Fe +2 + 2e NO 3 - + 3e → NO NO 3 - +e → NO 2 Số mol NO 3 - tạo muối = 0,69 – 0,3 = 0,39 (mol). Khối lượng Fe(NO 3 ) 2 = 1 .0,39(56 62.2) 35,1( ) 2 g+ = Câu 1: Cho 6,72 gam Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol H 2 SO 4 đặc, nóng (giả thiết SO 2 là sản phẩm khử duy nhất). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được (cho Fe = 56) A. 0,12 mol FeSO 4 . B. 0,03 mol Fe 2 (SO 4 ) 3 và 0,06 mol FeSO 4 . C. 0,02 mol Fe 2 (SO 4 ) 3 và 0,08 mol FeSO 4 . D. 0,05 mol Fe 2 (SO 4 ) 3 và 0,02 mol Fe dư. Câu 2: Cho 0,015 mol Fe vào dung dịch chứa 0,04 mol HNO 3 đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thì thu được m gam muối khan. Giá trị của m là A. 1,92. B. 3,20. C. 2,7 D. 3,84. Câu 3: Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch HNO 3 1M, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Dung dịch X có thể hoà tan tối đa m gam Cu. Giá trị của m là A. 1,92. B. 3,20. C. 0,64. D. 3,84. 1. Hòa tan hoàn toàn 12g hỗn hợp Fe, Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO 3 thu được V lit hỗn hợp khí X (đkc) gồm NO và NO 2 và dd Y (chỉ chứa 2 muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H 2 bằng 19. Giá trị của V là: A. 4,48 B. 5,6 C. 2,24 D. 3,36 2. Hỗn hợp X gồm Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng là 7:3. Lấy m gam X phản ứng hoàn toàn với dd chứa 0,7 mol HNO 3 . Sau phản ứng còn lại 0,75m gam chất rắn và có 0,25 mol khí Y gồm NO và NO 2 . Giá trị của m là: A. 40,5 B. 50,4 C. 50,2 D. 50 3. Hỗn hợp gồm 0,15 mol Cu và 0,15 mol Fe phản ứng vừa đủ với dd HNO 3 thu được 0,2 mol khí NO (đkc, sản phẩm khử duy nhất). Tổng khối lượng các muối trong dd sau phản ứng là A. 64,5g B. 40,8g C. 51,6 D. 55,2 4. Hòa tan 5,6g hỗn hợp Cu và Fe vào dd HNO 3 1M, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn được 3,92g chất rắn không tan và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Biết trong hỗn hợp ban đầu Cu chiếm 60% khối lượng. Thể tích dd HNO 3 đã dùng là A. 0,07 lit B. 0,08 lit C. 0,12 lit D. 0,16 lit 5. Hòa tan 14,8 g hỗn hợp Fe và Cu vào lượng dư dd hỗn hợp HNO 3 và H 2 SO 4 đặc nóng. Sau phản ứng thu được 10,08 lit NO 2 và 2,24 lit SO 2 (đều đkc). Khối lượng Fe trong hỗn hợp ban đầu là A. 5,6g B. 8,4g C. 18g D. 18,2g 2. Dạng hỗn hợp sắt và các oxit phản ứng với chất oxi hóa mạnh (Quy đổi nguyên tử) 1- Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 thì cần 0,05 mol H 2 . Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trên bằng dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng dư thì thu được V ml khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Giá trị của V là A. 224. B. 448. C. 336. D. 112. 2. Lấy 11,36 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 đem hoà trong HNO 3 loãng dư nhận được 1,344 lít NO và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X được m gam muối khan. Giá trị của m là: A. 49,09 g B. 34,36 g C. 35,50 g D. 38,72 g 3. Lấy m gam hỗn hợp (FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ) đem hoà vào HNO 3 đậm đặc dư thì nhận được 4,48 lít NO 2 (đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X được 145,2 gam muối khan. Vậy m có giá trị là: A. 77,7 g B. 35,7 g C. 46,4 g D.15,8 g 4- Cho hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 3 O 4 có khối lượng 4,04 gam phản ứng với dung dịch HNO 3 dư thu được 336 ml khí NO(đktc, sản phẩm khử duy nhất). Số mol HNO 3 tham gia phản ứng là: A. 0,06 (mol). B. 0,036 (mol). C. 0,125(mol). D. 0,18(mol). Giáo viên: Nguyễn Thanh Tuyền - 2 - Phong độ chỉ là nhất thời đẳng cấp vẫn là mãi mãi ! Trường THPT Hà Bắc –Thanh Hà- Hải Dương Tài liệu luyện thi ĐH -CĐ 5. Trộn 0,5g bột Al với hỗn hợp bột Fe 2 O 3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí một thời gian được hỗn hợp rắn X. Hòa tan X trong dd HNO 3 đặc nóng dư thì thể tích khí NO 2 (sản phẩm khử duy nhất) thu được ở đkc là A. 0,672lit B. 0,896lit C. 1,12lit D. 1,344 6: 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. 58,0. D. 48,4. Phát triển bài toán: Trường hợp 1: Cho nhiều sản phẩm sản phẩm khử như NO 2 , NO ta có vẫn đặt hệ bình thường tuy nhiên chất nhận e bây giờ là HNO 3 thì cho 2 sản phẩm. Trường hợp 2: Nếu đề ra yêu cầu tính thể tích hoặc khối lượng của HNO 3 thì ta tính số mol dựa vào bảo toàn nguyên tố N khi đó ta sẽ có: 3 3 3 2 ôi í 3 ( ) mu Kh HNO NO NO Fe NO NO n n n n n n = + = + 3. Dạng đốt cháy Sắt trong không khí rồi cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa (Bảo toàn e) Câu 1(ĐHA -10): Nung 2,23 gam hỗn hợp X gồm các kim loại Fe, Al, Zn, Mg trong oxi, sau một thời gian thu được 2,71 gam hỗn hợp Y. Hòa tan hoàn toàn Y vào dung dịch HNO 3 (dư), thu được 0,672 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Số mol HNO 3 đã phản ứng là A. 0,12. B. 0,14. C. 0,16. D. 0,18. NO 3 - + 3e + 4H + → NO + 2H 2 O 0,12 0,03mol 2 2 2 0,06 0,03 + − + →H O H O mol mol Số mol HNO 3 phản ứng = 0,18 mol 1: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 . Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng (dư), thu được 4,2 lít khí SO 2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Tính m? ĐS: 15 gam. 2 Nung nóng m gam bột sắt ngoài không khí, sau phản ứng thu được 20 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 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO và NO 2 có tỉ khối so với H 2 là 19. Tính m và thể tích HNO 3 1M đã dùng? 3. Lấy m gam sắt đem đốt trong oxi không khí ta được hỗn hợp rắn X (gồm 4 chất rắn) cân nặng 12 gam, hỗn hợp rắn X đem hoà trong HNO 3 dư nhận được 2,24 lít khí NO (đktc). Vậy m có giá trị là: A. 8,96 g B. 9,82 g C. 10,08 g D. 11,20 g 4. Lấy p gam Fe đem đốt trong oxi ta được 7,52 gam hỗn hợp X gồm 3 oxit. Hỗn hợp X đem hoà tan trong H 2 SO 4 đặm đặc dư được 0,672 lít SO 2 (đktc). Vậy p có giá trị là: A. 4,8 g B. 5,6 g C. 7,2 g D. 8,6 g 5. Để m gam phoi Fe ngoài không khí sau 1 thời gian thu được 12g chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 . Hòa tan hết X trong dd H 2 SO 4 đặc nóng thu được 2,24 lit khí SO 2 (đkc). Giá trị của m là A. 9,52 B. 9,62 C. 9,42 D. 9,72 6. Cho 11,2g Fe tác dụng với oxi được m gam hỗn hợp X gồm các oxit. Hòa tan hết X vào dd HNO 3 dư thu được 896 ml NO (đkc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của m là A. 29,6 B. 47,8 C. 15,04 D. 25,84 7. Để m gam bột Fe ngoài không khí một thời gian thu được 11,8g hỗn hợp gồm Fe và các oxit sắt. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp đó bằng dd HNO 3 loãng thu được 2,24 lit khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là A. 9,94 B. 10,04 C. 15,12 D. 20,16 4. Dạng khử không hoàn toàn Fe 2 O 3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh là HNO 3 hoặc H 2 SO 4 đặc nóng (Bảo toàn e) Giáo viên: Nguyễn Thanh Tuyền - 3 - Phong độ chỉ là nhất thời đẳng cấp vẫn là mãi mãi ! Trường THPT Hà Bắc –Thanh Hà- Hải Dương Tài liệu luyện thi ĐH -CĐ Đề ra: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe 2 O 3 nung nóng. Sau một thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 . Hòa tan hết X trong dung dịch HNO 3 đặc, nóng thu được 4,368 lít NO 2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Tính m ? Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng 3 3 4 2 2 3 2 3 2 3 , , Fe ( ) o HNO dn CO t FeO Fe O NO Fe O Fe O Fe NO ↑ → → Cách 1: Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO, chất nhận e là HNO 3 . Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe 2 O 3 . Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bàitoán hòa tan x trong HNO 3 đề tính tổng số mol Fe. ĐS: m = 12 gam. Cách 2: Dĩ nhiên trong bàitoán trên ta cũng có thể giải theo cách tính số mol O bị CO lấy theo phương trình: 2 2 2 − + → + CO O CO e và 4 5 2 1N e N O + + + → Sau đó dựa vào định luật bảo toàn khối lượng (tăng giảm khối lượng) ta có: m = 10,44 + m O m(Fe 2 O 3 ) + m (CO) = m (X) + m(CO 2 ) hay m rắn trước - m rắn sau = m Otrong oxit đã bị khử số mol CO 2 = số mol CO số mol Fe(Fe 2 O 3 ) = số mol Fe (X) = số mol Fe (muối) tổng điện tử (CO) nhường = tổng điện tử (axit) nhận 1. Cho khí CO đi qua m gam oxit Fe 2 O 3 đốt nóng, ta được 13,92 gam hỗn hợp Y (gồm 4 chất rắn). Hỗn hợp X hoà trong HNO 3 đặc dư được 5,824 lít NO 2 (đktc), Vậy m có giá trị là A. 15,2 g B. 16,0 g C. 16,8 g D. 17,4 g 2. Cho khí CO đi qua ống chứa 10 gam Fe 2 O 3 đốt nóng, thu được m gam hỗn hợp X (gồm 3 oxit). Hỗn hợp X đem hoà trong HNO 3 đặc nóng dư nhận được 8,96 lít NO 2 . Vậy m có giá trị là: A. 8,4 g B. 7,2 g C. 6,8 g D. 5,6 g 3. Cho khí CO đi qua ống chứa m gam oxit Fe 2 O 3 đốt nóng thu được 6,69 gam hỗn hợp X (gồm 4 chất rắn), hỗn hợp X hoà vào HNO 3 dư được 2,24 lít khí Y gồm NO và NO 2 , tỉ khối của Y đối với H 2 bằng 21,8. Vậy m gam oxit Fe 2 O 3 là A. 10,2 g B. 9,6 g C. 8,0 g D. 7,73 g 4. Lấy 8 gam oxit Fe 2 O 3 đốt nóng cho CO đi qua, ta nhận được m gam hỗn hợp X gồm 3 oxit, hỗn hợp X đem hoà vào H 2 SO 4 đặc nóng dư, nhận được 0,672 lít SO 2 (đktc). Vậy m gam X có giá trị là: A. 8,9 g B. 7,24 g C. 7,52 g D. 8,16 g 5. Cho khí CO đi qua Fe 2 O 3 đốt nóng, ta được m gam hỗn hợp rắn X gồm 4 chất. Hỗn hợp rắn X đem hoà vào HNO 3 đậm đặc nóng dư, nhận được 2,912 lít NO 2 (đktc) và 24,2 gam Fe(NO 3 ) 3 khan. Vậy m có giá trị là A. 8,36 gam B. 5,68 gam C. 7,24 gam D. 6,96 gam 6. Cho 11,36g hỗn hợp Fe, FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 phản ứng hết với dd HNO 3 dư thu được 1,344 lit khí NO (đkc, sản phẩm khử duy nhất) và dd X. Cô cạn dd X thu được số gam muối khan là A. 38,72 B. 35,5 C. 49,09 D. 34,36 7. Cho 1 luồng khí CO qua m gam bột Fe 2 O 3 nung nóng thu được 14g hỗn hợp X gồm 4 chất rắn. Cho hỗn hợp X tan hoàn toàn trong dd HNO 3 thu được 2,24 lit khí NO (đktc). Giá trị của m là A. 16,4 B. 14,6 C. 8,2 D. 20,5 8. Khử Fe 2 O 3 bằng CO ở nhiệt độ cao thu được hỗn hợp X gồm 4 chất rắn. Chia X thành 2 phần bằng nhau. P1 tác dụng với dd HNO 3 dư thu được 0,02 mol NO và 0,03 mol N 2 O. P2 tan hoàn toàn trong dd H 2 SO 4 đặc nóng thu được V lit khí SO 2 (đktc). Giá trị của V là A. 2,24 B. 3,36 C. 4,48 D. 6,72 5. Dạng hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường : H + (HCl và H 2 SO 4 loãng) Đây không phải là phản ứng oxi hóa khử mà chỉ là phản ứng trao đổi. Trong phản ứng này ta coi đó là phản ứng của: 2 2 2 + − + →H O H O và tạo ra các muối Fe 2+ và Fe 3+ trong dung dịch. Như vậy nếu biết số mol H + ta có thể biết được khối lượng của oxi trong hỗn hợp oxit và từ đó có thể tính được tổng số mol sắt trong hỗn hợp ban đầu. Giáo viên: Nguyễn Thanh Tuyền - 4 - Phong độ chỉ là nhất thời đẳng cấp vẫn là mãi mãi ! Trường THPT Hà Bắc –Thanh Hà- Hải Dương Tài liệu luyện thi ĐH -CĐ Ví dụ : Cho 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 tác dụng vừa hết với 260 ml HCl 1M thu được dung dịch X. Cho X phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y. Nung Y ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được đến khối lượng không đổi được m(g) chất rắn. Tính m Phân tích đề: Sơ đồ 2 2 2 3 2 3 3 3 3 4 ( ) ( ) HCl NaOH nungtrongkk FeO FeCl Fe OH Fe O Fe O FeCl Fe OH Fe O ↓ → → → ↓ + Ta coi H + của axit chỉ phản ứng với O 2- của oxit + Toàn bộ Fe trong oxit chuyển về Fe 2 O 3 + Từ số mol H + ta có thể tính được số mol O trong oxit từ đó có thể tính được lượng Fe có trong oxit. + Nung các kết tủa ngoài không khí đều thu được Fe 2 O 3 Giải: Ta có 0,26 HCl H n n mol + = = . Theo phương trình: 2 2 2H O H O + − + → trong O 2- là oxi trong hỗn hợp oxit 0,26 0,13 2 0,13 − = O n mol ; mà theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: m Fe + m O =7,68 Nên m Fe = 7.68 – 0,13x16 =5,6(gam) → n Fe = 0,1 mol Ta lại có 2Fe → Fe 2 O 3 0,1 0,05 Vậy m = 0,05x160 = 8 gam. Nhận xét: Ngoài cách giải trên ta cũng có thể quy hỗn hợp về chỉ còn FeO và Fe 2 O 3 vì Fe 3 O 4 coi như là hỗn hợp của FeO.Fe 2 O 3 với số mol như nhau. Ví dụ 1: Hỗn hợp X gồm CuO và Fe 2 O 3 . Hoà tan hoàn toàn 44 gam X bằng dung dịch HCl (dư), sau phản ứng thu được dung dịch chứa 85,25 gam muối. Mặt khác, nếu khử hoàn toàn 22 gam X bằng CO (dư), cho hỗn hợp khí thu được sau phản ứng lội từ từ qua dung dịch Ba(OH) 2 (dư) thì thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 76,755 B. 73,875 C. 147,750 D. 78,875 Giải: Ta có: 2n O 2- (oxit) = n Cl - = a (mol) (trong 44 gam X) m Cl - - m O 2- = 41,25 ⇒ a. 35,5 – ½ a.16 = 41,25 ⇒ a = 1,5 mol ⇒ Trong 22 gam X có n O 2- (oxit) = 0,375 mol ⇒ n BaCO3 = n CO2 = 0,375 mol. ⇒ m = 73,875 gam Ví dụ 2 : Đốt cháy hoàn toàn 4,04 gam một hỗn hợp bột kim loại gồm Al, Fe, Cu trong không khí thu được 5,96 gam hỗn hợp 3 oxit. Hòa tan hết hỗn hợp 3 oxit bằng dung dịch HCl 2M. Tính thể tích dung dịch HCl cần dùng. A. 0,5 lít. B. 0,7 lít. C. 0,12 lít. D. 1 lít. Hướng dẫn giải m O = m oxit − m kl = 5,96 − 4,04 = 1,92 gam.=> O 1,92 n 0,12 mol 16 = = . Hòa tan hết hỗn hợp ba oxit bằng dung dịch HCl tạo thành H 2 O như sau: 2H + + O 2 − → H 2 O 0,24 ← 0,12 mol⇒ HCl 0,24 V 0,12 2 = = lít. (Đáp án C) ĐAI HỌC CÁC NĂM Câu 1: Để thu lấy Ag tinh khiết từ hỗn hợp X (gồm a mol Al 2 O 3 , b mol CuO, c mol Ag 2 O), người ta hoà tan X bởi dung dịch chứa (6a + 2b + 2c) mol HNO 3 được dung dịch Y, sau đó thêm (giả thiết hiệu suất các phản ứng đều là 100%) A. c mol bột Al vào Y. B. c mol bột Cu vào Y. C. 2c mol bột Al vào Y. D. 2c mol bột Cu vào Y. Câu 2: Cho m gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 vào một lượng vừa đủ dung dịch HCl 2M, thu được dung dịch Y có tỉ lệ số mol Fe 2+ và Fe 3+ là 1 : 2. Chia Y thành hai phần bằng nhau. Cô cạn phần một thu được m 1 gam muối khan. Sục khí clo (dư) vào phần hai, cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được m 2 gam muối khan. Biết m 2 – m 1 = 0,71. Thể tích dung dịch HCl đã dùng là A. 240 ml. B. 80 ml. C. 320 ml. D. 160 ml. Giáo viên: Nguyễn Thanh Tuyền - 5 - Phong độ chỉ là nhất thời đẳng cấp vẫn là mãi mãi ! Trường THPT Hà Bắc –Thanh Hà- Hải Dương Tài liệu luyện thi ĐH -CĐ Câu 3: Nung nóng 16,8 gam hỗn hợp gồm Au, Ag, Cu, Fe, Zn với một lượng dư khí O 2 , đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 23,2 gam chất rắn X. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng với chất rắn X là : A. 400 ml. B. 200 ml. C. 800 ml. D. 600 ml. Câu 4: Hỗn hợp X gồm CuO và Fe 2 O 3 . Hoà tan hoàn toàn 44 gam X bằng dung dịch HCl (dư), sau phản ứng thu được dung dịch chứa 85,25 gam muối. Mặt khác, nếu khử hoàn toàn 22 gam X bằng CO (dư), cho hỗn hợp khí thu được sau phản ứng lội từ từ qua dung dịch Ba(OH) 2 (dư) thì thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 76,755 B. 73,875 C. 147,750 D. 78,875 Câu 5: Cho m gam hỗn hợp bột X gồm ba kim loại Zn, Cr, Sn có số mol bằng nhau tác dụng hết với lượng dư dung dịch HCl loãng, nóng thu được dung dịch Y và khí H 2 . Cô cạn dung dịch Y thu được 8,98 gam muối khan. Nếu cho m gam hỗn hợp X tác dụng hoàn toàn với O 2 (dư) để tạo hỗn hợp 3 oxit thì thể tích khí O 2 (đktc) phản ứng là A. 2,016 lít. B. 0,672 lít. C. 1,344 lít. D. 1,008 lít. Câu 6: Hoà tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe 2 O 3 , MgO, ZnO trong 500 ml axit H 2 SO 4 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu được khi cô cạn dung dịch có khối lượng là (cho H = 1, O = 16, Mg = 24, S = 32, Fe = 56, Zn = 65) A. 6,81 gam. B. 4,81 gam. C. 3,81 gam. D. 5,81 gam. Câu 7: Để hoà tan hoàn toàn 2,32 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe 2 O 3 ), cần dùng vừa đủ V lít dung dịch HCl 1M. Giá trị của V là A. 0,16. B. 0,18. C. 0,08. D. 0,23. Câu 8: Cho 2,13 gam hỗn hợp X gồm ba kim loại Mg, Cu và Al ở dạng bột tác dụng hoàn toàn với oxi thu được hỗn hợp Y gồm các oxit có khối lượng 3,33 gam. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng hết với Y là A. 90 ml. B. 57 ml. C. 75 ml. D. 50 ml. Câu 9: Hỗn hợp X gồm CuO và Fe 2 O 3 . Hoà tan hoàn toàn 44 gam X bằng dung dịch HCl (dư), sau phản ứng thu được dung dịch chứa 85,25 gam muối. Mặt khác, nếu khử hoàn toàn 22 gam X bằng CO (dư), cho hỗn hợp khí thu được sau phản ứng lội từ từ qua dung dịch Ba(OH) 2 (dư) thì thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là A. 76,755 B. 73,875 C. 147,750 D. 78,875 6. Dạng sắt và hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường: H + (HCl và H 2 SO 4 loãng) Dạng này cơ bản giống dạng thứ 4 tuy nhiên sản phẩm phản ứng ngoài H 2 O còn có H 2 do Fe phản ứng. Như vậy liên quan đến H + sẽ có những phản ứng sau: Như vậy chúng ta có thể dựa vào tổng số mol H + và số mol H 2 để tìm số mol của O 2- từ đó tính được tổng số mol của Fe. Bài 1: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 tác dụng vừa hết với 700 ml HCl 1M thu được dung dịch X và 3,36 lít khí H 2 (đktc). Cho X phản ứng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y. Nung Y ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được đến khối lượng không đổi được m(g) chất rắn. Tính m Phân tích đề: Sơ đồ 2 2 2 2 3 2 3 3 3 3 4 ( ) ( ) HCl NaOH nungtrongkk Fe H FeO Fe OH FeCl Fe O Fe O Fe OH FeCl Fe O ↑ ↓ → → → ↓ + Ta coi H + của axit vừa nhận electron để thành H 2 và phản ứng với O 2- của oxit + Toàn bộ Fe trong oxit cuối cùng chuyển về Fe 2 O 3 + Từ tổng số mol H + và số mol H 2 ta có thể tính được số mol O trong oxit từ đó tính được lượng Fe có trong oxit. Giải: Ta có 2 0,7 , 0,15 HCl H H n n mol n mol + = = = Ta có phương trình phản ứng theo H + . Giáo viên: Nguyễn Thanh Tuyền - 6 - Phong độ chỉ là nhất thời đẳng cấp vẫn là mãi mãi ! 2 2 2 2 2 2 H e H H O H O + + − + → ↑ + → Trường THPT Hà Bắc –Thanh Hà- Hải Dương Tài liệu luyện thi ĐH -CĐ 2 2 2 2 2 (1) 2 (2) H e H H O H O + + − + → ↑ + → Từ (1) ta có 0,3 H n mol + = (vì số mol H 2 =0,15mol) như vậy số mol H + phản ứng theo phản ứng (2) là 0,4 mol( tổng 0,7 mol). Vậy số mol O 2- là: 0,2 mol. mà theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: m Fe + m O =7,68 Nên m Fe = 20 – 0,2x16 =16,8 (gam) → n Fe = 0,3 mol Ta lại có 2Fe → Fe 2 O 3 0,3 0,15 Vậy m = 0,15x160 = 24 gam. Bài 2. Chia hỗn hợp 2 kim loại A, B có hóa trị không đổi thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 tan hết trong dung dịch HCl, tạo ra 1,792 lít H 2 (đktc). Phần 2 nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 2,84 gam chất rắn. Khối lượng hỗn hợp 2 kim loại trong hỗn hợp đầu là A. 2,4 gam B. 3,12 gam C. 2,2 gam D. 1,8 gam Hướng dẫn giải Nhận xét: Số mol điện tích của hai kim loại A và B trong hai phần là không thay đổi, do đó số mol điện tích âm trong hai phần là như nhau. Vì O 2– ⇔ 2Cl – nên n O (trong oxit) = 1 2 n Cl (trong muối) = 2 H n = 1,796 22,4 = 0,08 mol m kim loại = m oxit – m oxi = 2,84 – 0,08.16 = 1,56 gam Khối lượng trong hỗn hợp ban đầu m = 2.1,56 = 3,12 gam 7. Dạng chuyển đổi hỗn hợp tương đương: Trong số oxit sắt thì ta coi Fe 3 O 4 là hỗn hợp của FeO và Fe 2 O 3 có số mol bằng nhau. Như vậy có thể có hai dạng chuyển đổi. Khi đề ra cho số mol FeO và Fe 2 O 3 có số mol bằng nhau thì ta coi như trong hỗn hợp chỉ là Fe 3 O 4. còn nếu không có dữ kiện đó thì ta coi hỗn hợp là FeO và Fe 2 O 3 . Như vậy hỗn hợp từ 3 chất ta có thể chuyển thành hỗn hợp 2 chất hoặc 1 chất tương đương. Bài 1: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe 2 O 3 ). Hòa tan 4,64 gam trong dung dịch H 2 SO 4 loãng dư được 200 ml dung dịch X.Tính thể tích dung dịch KMnO 4 0,1M cần thiết để chuẩn độ hết 100 ml dung dịch X? Phân tích đề: Theo để ra số mol FeO bằng số mol của Fe 2 O 3 nên ta coi như hỗn hợp chỉ có Fe 3 O 4 . Sau khi phản ứng với H 2 SO 4 sẽ thu được 2 muối là FeSO 4 và Fe 2 (SO 4 ) 3 . Dung dịch KMnO 4 tác dụng với FeSO 4 trong H 2 SO 4 dư. Như vậy từ số số mol của Fe 3 O 4 ta có thể tính được số mol của FeSO 4 từ đó tính số mol KMnO 4 theo phương trình phản ứng hoặc phương pháp bảo toàn electron. Giải: Vì số mol của FeO bằng số mol của Fe 2 O 3 nên ta coi hỗn hợp Ta có 3 4 4,64 0,02 232 Fe O n mol= = Ptpư: Fe 3 O 4 + 4H 2 SO 4 → FeSO 4 + Fe 2 (SO 4 ) 3 + 4H 2 O 0,02 0,02 Trong 100 ml X sẽ có 0,01 mol FeSO 4 nên: 10FeSO 4 + 2KMnO 4 +8H 2 SO 4 → 5Fe 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +2MnSO 4 +8H 2 O 0,01 0,002 Như vậy ta có 4 0,002 0,02( ) 0,1 KMnO V lit= = hay 20 ml. Bài tập 2: Cho m gam hỗn hợp oxit sắt gồm FeO, Fe 3 O 4 và Fe 2 O 3 tan vừa hết trong dung dịch H 2 SO 4 tạo thành dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 70,4 gam muối, mặt khác cho Clo dư đi qua X rồi cô cạn thì thu được 77,5 gam muối. Tính m? Phân tích đề: Cho oxit tác dụng với H 2 SO 4 ta sẽ thu được 2 muối FeSO 4 và Fe 2 (SO 4 ) 3 . Do đó ta có thể coi hỗn hợp ban đầu chỉ gồm hai oxit FeO và Fe 2 O 3 . Ta thấy khối lượng muối tăng lên đó là do phản ứng: 2Fe 2+ + Cl 2 → 2Fe 3+ + 2Cl - Giáo viên: Nguyễn Thanh Tuyền - 7 - Phong độ chỉ là nhất thời đẳng cấp vẫn là mãi mãi ! Trường THPT Hà Bắc –Thanh Hà- Hải Dương Tài liệu luyện thi ĐH -CĐ Như vậy khối lượng tăng lên đó là khối lượng của Clo. Vậy từ khối lượng của Clo ta có thể tính ra số mol của Fe 2+ từ đó tính được số mol FeO, mặt khác ta có tổng khối lượng muối FeSO 4 và Fe 2 (SO 4 ) 3 mà biết được FeSO 4 vậy từ đây ta tính được Fe 2 (SO 4 ) 3 và như vậy biết được số mol của Fe 2 O 3. Giải: Coi hỗn hợp gồm FeO và Fe 2 O 3 ta có phương trình phản ứng: FeO + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 O Khối lượng tăng lên đó chính là khối lượng của Cl - có trong muối theo phương trình: 2Fe 2+ + Cl 2 → 2Fe 3+ + 2Cl - Vậy 77,5 70,4 0,2 35,5 Cl n mol − − = = Như vậy số 2 4 0,2 FeSO FeO Fe n n n mol + = = = Mà 4 2 4 3 ( ) 70,4 FeSO Fe SO m m+ = vậy 2 4 3 ( ) 70,4 0,2 152 0,1 400 Fe SO x n mol − = = Nên 2 4 3 2 3 ( ) 0,1 Fe SO Fe O n n mol= = Do đó 2 3 0,2 72 0,1 160 30,4( ) FeO Fe O m m m x x gam= + = + = Vậy m = 30,4 gam 8. Hợp chất của Fe tác dụng với các chất Oxi hóa Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp X ở dạng bột gồm S, FeS và FeS 2 trong dung dịch HNO 3 đặc nóng dư thu được 0,48 mol NO 2 (là sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch Ba(OH) 2 dư, lọc và nung kết tủa đến khối lượng không đổi, được m gam hỗn hợp rắn Z. Giá trị của m là A. 11,650 B. 12,815 C. 17,545 D. 15,145 Giải: Quy đổi hỗn hợp trên thành Fe (x mol) và S (y mol) ta có: Khi phản ứng với HNO 3 : Fe Fe 3e x 3x → + → 6 S S 6e y 6y + → + → 5 4 2 N 1e N (NO ) 0,48 0,48 + + + → ¬ Từ đó ta có hệ phương trình: { 56x 32y 3,76 3x 6y 0,48 + = + = { x 0,03 y 0,065 = ⇒ = Mặt khác ta có: Chất rắn Z gồm Fe 2 O 3 và BaSO 4 nên theo bảo toàn nguyên tố Fe và S ta có: 2 3 4 Fe O Fe BaSO S 1 n n 0,015 mol; n n 0,065 mol 2 = = = = . Vậy m = 0,015.160 + 0,065.233 = 17,545 (Đáp án C) Ví dụ 2: .Cho 20,80 gam hỗn hợp 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 thu được 91,30 gam kết tủa. Tính V? Do sản phẩm cuối cùng khi cho hỗn hợp tác dụng với HNO 3 đặc nóng có Fe 3+ , SO 4 2- nên có thể coi hỗn hợp ban đầu là Fe và S. Gọi x và y là số mol của Fe và S, số mol của NO 2 là a Cho e Nhận e Fe → Fe +3 + 3e N +5 + e → N +4 x x 3x a a a S → S +6 + 6e y y 6y A tác dụng với Ba(OH) 2 Fe 3+ + 3OH - → Fe(OH) 3 Ba 2+ + SO 4 2- → BaSO 4 Ta có hệ phương trình 56x + 32 y = 20,8 107x + 233y = 91,3 . Giải ra x = 0,2 y = 0,3 Theo định luật bảo toàn electron : 3x + 6y = a = 3.0,2 + 6.0,3 = 2,4 V = 2,4.22,4 = 53,76 (lít) Giáo viên: Nguyễn Thanh Tuyền - 8 - Phong độ chỉ là nhất thời đẳng cấp vẫn là mãi mãi ! . 58,0. D. 48,4. Phát triển bài toán: Trường hợp 1: Cho nhiều sản phẩm sản phẩm khử như NO 2 , NO ta có vẫn đặt hệ bình thường tuy nhiên chất nhận e bây giờ. ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan x trong HNO 3 đề tính tổng số mol Fe. ĐS: m = 12 gam. Cách 2: Dĩ nhiên trong bài toán trên ta cũng có thể giải theo