chuyên đề lý thuyết và các dạng bài tập về sắt 4 mức độ

CHUYÊN ĐỀ 3: SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT KIẾN THỨC LÝ THUYẾT A SẮT I VỊ TRÍ CẤU TẠO • Vị trí: Sắt nguyên tố kim loại chuyển tiếp, thuộc nhóm VIIIB, chu kì 4, số hiệu ngun tử 26 • Cấu hình electron ngun tử: 1s 2s 2p6 3s 3p6 3d 4s ; viết gọn [Ar]3d 4s • Cấu hình electron ion Fe2+ :[Ar]3d • Cấu hình electron ion Fe3+ :[Ar]3d5 • Số oxi hóa: Trong hợp chất, sắt có số oxi hóa +2, +3 • Cấu tạo đơn chất: Tùy thuộc vào nhiệt, kim loại Fe tồn mạng tinh thể lập phương tâm khối (Feα ) lập phương tâm diện (Fe γ ) • Năng lượng ion hóa: I1 = 760 (KJ/mol); I = 1560 (KJ/mol); I3 = 2960 (KJ/mol) • Bán kính nguyên tử ion: R (Fe) = 0,162 (nm);R (Fe ) = 0, 076 (nm);R (Fe ) = 0, 064 (nm) • O Thế điện cực chuẩn: E (Fe 2+ 2+ /Fe) 3+ O O = -0, 44V; E (Fe = -0,036V; E (Fe = +0,77V 3+ 3+ /Fe) /Fe 2+ ) II TÍNH CHẤT VẬT LÝ Sắt kim loại màu trắng xám, dẻo, dễ rèn, nóng chảy nhiệt độ 1540o C, có khối lượng riêng 7,9g/cm Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, đặc biệt có tính nhiễm từ III TÍNH CHẤT HĨA HỌC Sắt kim loại có tính khử trung bình Khi tác dụng với chất oxi hóa yếu Fe bị oxi hóa thành Fe 2+ , với chất oxi hóa mạnh Fe bị oxi hóa thành Fe3+ Fe  →  → Fe 2+ + 2e →  → Fe3+ + 3e Fe  Tác dụng với phi kim Sắt khử nhiều phi kim thành ion âm, Fe bị oxi hóa thành Fe2+ Fe3+ t Fe + S  → FeS t 3Fe + 2O  → Fe3O t 2Fe + 3Cl  → 2FeCl3 Trang Tác dụng với axit a) Với axit HCl, H2SO4 loãng Fe khử dễ dàng ion H + axit HCl, H 2SO lỗng thành khí H , đồng thời Fe bị oxi hóa thành Fe2+ Fe + 2H +  → Fe 2+ + H 2↑ Fe + H 2SO  → FeSO + H ↑ b) Với axit HNO3, H2SO4 đặc • Sắt bị thụ động hóa axit HNO3 đặc, nguội H 2SO đặc, nguội • Với axit HNO3 lỗng, HNO3 đặc nóng H 2SO đặc nóng, Fe bị oxi hóa mạnh thành Fe3+ t 2Fe + 6H 2SO (đặc)  → Fe (SO )3 + 3SO 2↑ + 6H 2O t Fe + 6HNO3 (đặc)  → Fe(NO3 )3 + 3NO 2↑ + 3H O t Fe + 4HNO3 (loãng)  → Fe(NO3 )3 + NO↑ + 2H 2O Tác dụng với nước Ở nhiệt độ cao, sắt khử nước: t < 570 C 3Fe + 4H 2O  → Fe3O + 4H 2↑ t > 570 C Fe + H O  → FeO + H 2↑ Tác dụng với dung dịch muối Sắt khử ion kim loại yếu dung dịch muối thành kim loại tự Fe + CuSO  → FeSO + Cu ↓ Fe + 3AgNO3 (dư)  → Fe(NO3 )3 + 3Ag ↓ Hiện tượng ăn mịn điện hóa Ăn mịn điện hóa học hợp kim sắt (gang, thép) khơng khí ẩm: - Gang, thép hợp kim Fe - C gồm tinh thể Fe tiếp xúc trực tiếp với tinh thể C (graphit) - Khơng khí ẩm có chứa H 2O, CO , O tạo lớp dung dịch chất điện li phủ lên bề mặt gang, thép làm xuất vơ số pin điện hóa mà Fe cực âm, C cực dương - Ở cực âm xảy oxi hóa: Fe → Fe2+ + 2e Trang - Ở cực dương xảy khử: 2H + + 2e → H O + 2H O + 4e → 4OH − - Tiếp theo: Fe2+ + 2OH − → Fe(OH) 4Fe(OH) + O 2(kk ) + 2H O → 4Fe(OH)3 - Theo thời gian Fe(OH)3 bị nước tạo gỉ sắt có thành phần chủ yếu Fe O3 xH 2O IV ỨNG DỤNG - Sắt kim loại sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất toàn giới Sự kết hợp giá thành thấp đặc tính tốt chịu lực, độ dẻo, độ cứng làm cho trở thành khơng thể thay được, đặc biệt ứng dụng sản xuất ô tô, thân tàu thủy lớn, khung cho cơng trình xây dựng Thép hợp kim tiếng sắt, ngồi cịn có số hình thức tồn khác sắt như: - Gang thô (gang lợn) chứa 4% - 5% cacbon chứa loạt chất khác lưu huỳnh, silic, phốt Đặc trưng nó: bước trung gian từ quặng sắt sang thép loại gang đúc (gang trắng gang xám) - Gang đúc chứa 2% - 3,5% cacbon lượng nhỏ mangan Các chất có gang thơ có ảnh hưởng xấu đến thuộc tính vật liệu, lưu huỳnh phốt chẳng hạn bị khử đến mức chấp nhận Nó có điểm nóng chảy khoảng 1420-1470 K, thấp so với hai thành phần nó, làm cho sản phẩm bị nóng chảy cacbon sắt nung nóng Nó rắn, cứng dễ vỡ Làm việc với đồ vật gang, chí nóng trắng, có xu hướng phá vỡ hình dạng vật - Thép carbon chứa từ 0,5% đến 1,5% cacbon, với lượng nhỏ mangan, lưu huỳnh, phốt silic - Sắt non chứa 0,5% cacbon Nó sản phẩm dai, dễ uốn, khơng dễ nóng chảy gang thơ Nó có cacbon Nếu mài thành lưỡi sắc, đánh tính chất nhanh - Các loại thép hợp kim chứa lượng khác cacbon kim loại khác, crom, vanađi, môlipđen, niken, vonfram, v.v V SẢN XUẤT Trang Sắt chiếm khoảng 5% khối lượng vỏ Trái Đất, đứng hàng thứ hai kim loại (sau nhôm) Trong tự nhiên, sắt tồn chủ yếu dạng hợp chất loại quặng, sắt tự tìm thấy mảnh thiên thạch Quặng sắt quan trọng là: quặng hematit đỏ ( Fe 2O3 khan), quặng hematit nâu ( Fe2O3 nH O ), quặng manhetit (Fe3O ), quặng xiđerit (FeCO3 ), quặng pirit sắt (FeS2 ) Trong công nghiệp, sắt trích xuất từ quặng nó, chủ yếu từ hêmatit (Fe O3 ) manhetit (Fe3O ) cách khử với cacbon lò luyện kim sử dụng luồng khơng khí nóng nhiệt độ khoảng 2000o C Trong lò luyện, quặng sắt, cacbon dạng than cốc, chất tẩy tạp chất đá vơi xếp phía lị, luồng khơng khí nóng đưa vào lị từ phía Than cốc phản ứng với O luồng khơng khí tạo CO: C + O → CO CO khử quặng sắt (trong phương trình hematit) thành sắt nóng chảy, trở thành CO : CO + Fe 2O3 → Fe + CO Chất khử tạp chất thêm vào để khử tạp chất có quặng (chủ yếu đioxit silic cát silicat khác) Các chất khử tạp chất đá vôi (CaCO3 ) đôlômit (MgCO3 ) Các chất khử tạp chất khác cho vào tùy theo tạp chất có quặng Trong sức nóng lị luyện đá vôi bị chuyển thành vôi sống (CaO): CaCO3 → CaO + CO Sau CaO kết hợp với SiO tạo sỉ CaO + SiO → CaSiO Xỉ nóng chảy lị luyện ( SiO2 khơng) Ở phần lị luyện, sỉ nóng chảy nhẹ nên lên phía sắt nóng chảy Các cửa lị mở để tháo sỉ hay sắt nóng chảy Sắt nguội đi, tạo gang thơ, cịn xỉ sử dụng để làm đường hay để cải thiện loại đất nơng nghiệp nghèo khống chất B HỢP KIM CỦA SẮT I GANG: LÀ HỢP KIM SẮT - CACBON VÀ MỘT SỐ NGUYÊN TỐ KHÁC: HÀM LƯỢNG C TỪ 2% - 5% Trang • Sản xuất gang: Nguyên tắc: Khử Fe oxit CO nhiệt độ cao (phương pháp nhiệt luyện) Và trình diễn nhiều giai đoạn: Fe2O3 → Fe3O → FeO → CO • Các giai đoạn sản xuất gang: Giai đoạn 1: Phản ứng tạo chất khử Than cốc đốt cháy hoàn toàn: C + O → CO t CO + C  → CO Giai đoạn 2: Oxit Fe bị khử CO Fe t CO + 3Fe O3  → 2Fe3O + CO t CO + Fe3O  → FeO + CO t CO + FeO  → Fe + CO Phản ứng tạo sỉ: (tạo chất chảy - chất bảo vệ khơng cho Fe bị oxi hóa) t CaCO3  → CaO + CO t CaO + SiO  → CaSiO Giai đoạn 3: Sự tạo thành gang: Fe có khối lượng riêng lớn nên chảy xuống phần đáy Sỉ bề mặt gang có tác dụng bảo vệ Fe (Khơng cho Fe bị oxi hóa oxi nén vào lị) Ở trạng thái nóng chảy: Fe có khả hịa tan C lượng nhỏ nguyên tố Mn, Si… tạo thành gang II THÉP: THÉP LÀ HỢP KIM FE - C (HÀM LƯỢNG C: 0,1 – 2%) • Sản xuất thép: Trong số ứng dụng: Tính chất vật lí gang không phù hợp sản xuất vật dụng dòn, độ cứng cao, dễ bị gãy… Nguyên nhân tỉ lệ C, Mn, S, P… gang cao cần phải giảm hàm lượng chúng cách oxi hóa C, Mn, P, S… thành dạng hợp chất Khi hàm lượng tạp chất thấp tính chất vật lí thay đổi phù hợp mục đích sản xuất, hợp chất gọi thép • Ngun tắc: Oxi hóa tạp chất có gang (Si, Mn, C, S, P) thành oxit nhằm làm giảm hàm lượng chúng Trang • Các giai đoạn sản xuất thép: Nén oxi vào lò sản xuất (Gang, sắt thép phế liệu) trạng thái nóng chảy Giai đoạn 1: Oxi cho vào oxi hóa tạp chất có gang theo thứ tự sau: t Si + O  → SiO t Mn + O  → MnO t Mn + FeO  → MnO + Fe t 2C + O  → 2CO t CaO + SiO  → CaSiO t S + O  → SO t 3CaO + P2 O5  → Ca (PO ) t 4P + 5O  → 2P2 O5 Phản ứng tạo sỉ: Bảo vệ Fe khơng bị oxi hóa CaO + SiO → CaSiO 3CaO + P2 O5 → Ca (PO ) Khi có phản ứng 2Fe + O → 2FeO dừng việc nén khí Giai đoạn 2: Cho tiếp gang có giàu Mn vào Lượng FeO vừa tạo bị khử theo phản ứng: t Mn + FeO  → MnO + Fe Mục đích: hạ đến mức thấp hàm lượng FeO thép Giai đoạn 3: Điều chỉnh lượng C vào thép để loại thép theo ý muốn C HỢP CHẤT CỦA SẮT I HỢP CHẤT SẮT (II) Trong phản ứng hóa học, ion Fe2+ dễ nhường electron để trở thành ion Fe3+ : Fe 2+  → Fe3+ + e Như vậy, tính chất hóa học đặc trưng hợp chất sắt (II) tính khử Sắt (II) oxit, FeO • FeO chất rắn, màu đen, không tan nước tự nhiên • FeO oxit bazơ, tác dụng với axit HCl, H 2SO , tạo muối Fe2+ Trang → FeCl + H 2O Ví dụ: FeO + 2HCl  • FeO có tính khử, tác dụng với chất oxi hóa axit HNO3 , H 2SO đặc,… tạo thành muối Fe3+ t → Fe (SO )3 + SO 2↑ + 4H 2O Ví dụ: 2FeO + 4H 2SO (đặc)  0 t 3FeO + 10HNO3 (loãng)  → 3Fe(NO3 )3 + NO↑ + 5H O • FeO có tính oxi hóa, tác dụng với chất khử mạnh Al, CO, H , tạo thành Fe t → Fe + H O Ví dụ: FeO + H  • Điều chế: Nhiệt phân Fe(OH) , khử Fe2O3 , dùng Fe khử H 2O t o > 570o C, t → FeO + H O Ví dụ: Fe(OH)2  500 − 600 C Fe O3 + CO  → 2FeO + CO 2 Sắt (II) hiđroxit, Fe(OH)2 • Fe(OH) chất rắn, màu trắng xanh, khơng tan nước Trong khơng khí ẩm, Fe(OH) dễ bị oxi hóa thành Fe(OH)3 màu nâu đỏ 4Fe(OH) + O + 2H 2O  → 4Fe(OH)3 • Fe(OH) hiđroxit bền, dễ bị phân hủy nhiệt • Nhiệt phân Fe(OH) khơng có khơng khí (khơng có O ) : t Fe(OH)  → FeO + H 2O • Nhiệt phân Fe(OH) khơng khí (có O ) : t 4Fe(OH) + O  → 2Fe 2O3 + 4H 2O • Fe(OH) bazơ, tác dụng với axit HCl, H 2SO loãng,… tạo muối Fe 2+ Fe(OH) + H 2SO (loãng)  → FeSO + 2H 2O • Fe(OH) có tính khử, tác dụng với chất oxi hóa axit HNO3 , H 2SO đặc,… tạo thành muối Fe3+ t 2Fe(OH) + 4H 2SO (đặc)  → Fe (SO )3 + SO 2↑ + 6H 2O t 3Fe(OH) + 10HNO3 (loãng)  → 3Fe(NO3 )3 + NO↑ + 8H O • Điều chế Fe(OH) cách cho muối sắt (II) tác dụng với dung dịch bazơ điều kiện khơng có khơng khí Trang FeCl2 + 2NaOH  → Fe(OH) ↓ + 2NaCl Muối sắt (II) • Đa số muối sắt (II) tan nước, kết tinh thường dạng ngậm nước FeSO 7H O, FeCl2 4H 2O, • Muối sắt (II) có tính khử, bị chất oxi hóa mạnh oxi hóa thành muối sắt (III) → 2FeCl3 Ví dụ: 2FeCl2 + Cl  (dung dịch màu lục nhạt) (dung dịch màu vàng nâu) 10FeSO + 2KMnO + 8H 2SO → 5Fe (SO )3 + K 2SO + 2MnSO + 8H 2O (dung dịch màu tím hồng) • (dung dịch màu vàng) Điều chế muối sắt (II) cách cho Fe hợp chất sắt (II) FeO, Fe(OH) , tác dụng với axit HCl, H 2SO lỗng (khơng có khơng khí) Dung dịch muối sắt (II) thu có màu lục nhạt Ứng dụng hợp chất sắt (II) Muối FeSO dùng làm chất diệt sâu bọ có hại cho thực vật, pha chế sơn, mực dùng kĩ nghệ nhuộm vải II HỢP CHẤT SẮT (III) • Trong phản ứng hóa học, tùy thuộc vào chất khử mạnh hay yếu, ion Fe3+ có khả nhận electron: Fe3+ + 1e  → Fe 2+ Fe3+ + 3e  → Fe • Như vậy, tính chất hóa học đặc trưng hợp chất sắt (III) tính oxi hóa Sắt (III) oxit, Fe2O3 • Fe O3 chất rắn, màu đỏ nâu, khơng tan nước • Fe O3 oxit bazơ, tan dung dịch axit mạnh HCl, H 2SO , HNO3 , tạo muối Fe3+ → 2Fe(NO3 )3 + 3H O Ví dụ: Fe2O3 + 6HNO3  • Fe O3 có tính oxi hóa, tác dụng với chất khử Al, C, CO, H , nhiệt độ cao t → Al O3 + Fe Ví dụ: Fe2O3 + 2Al  t Fe O3 + 3CO  → 2Fe + 3CO Trang • Điều chế Fe2 O3 cách nhiệt phân Fe(OH)3 nhiệt độ cao t 2Fe(OH)3  → Fe 2O3 + 3H 2O Sắt (III) hiđroxit, Fe(OH)3 • Fe(OH)3 chất rắn, màu nâu đỏ, khơng tan nước • Fe(OH)3 bazơ, dễ tan dung dịch axit HCl, H 2SO , HNO3 , tạo muối Fe3+ → Fe (SO )3 + 3H 2O Ví dụ: 2Fe(OH)3 + 3H 2SO  • Điều chế Fe(OH)3 cách cho muối sắt (III) tác dụng với dung dịch bazơ → Fe(OH)3 + 3NaCl Ví dụ: FeCl3 + 3NaOH  Muối sắt (III) • Đa số muối sắt (III) tan nước, kết tinh thường dạng ngậm nước Fe (SO )3 9H O, FeCl3 6H 2O, • Muối sắt (III) có tính oxi hóa, dễ bị khử thành muối sắt (II) → 3FeCl Ví dụ: Fe + 2FeCl3  (dung dịch màu vàng) (dung dịch màu xanh nhạt) Cu + 2FeCl3  → CuCl + 2FeCl (dung dịch màu vàng) (dung dịch màu xanh) 2FeCl3 + 2KI  → 2FeCl + 2KCl + I • Điều chế: Cho Fe tác dụng với chất oxi hóa mạnh Cl2 , HNO3 , H 2SO đặc,… hợp chất sắt (III) tác dụng với axit HCl, H 2SO4 loãng,… Dung dịch muối sắt (III) thu có màu vàng nâu Ứng dụng hợp chất sắt (III) • Muối FeCl3 dùng làm chất xúc tác số phản ứng hữu Fe2 (SO )3 có phèn sắt-amoni (NH )2 SO Fe2 (SO )3 24H 2O.Fe2O3 dùng để pha chế sơn chống gỉ • Oxit sắt (III) sử dụng để sản xuất lưu từ tính máy tính Chúng thường trộn lẫn với hợp chất khác, bảo tồn thuộc tính từ hỗn hợp CÁC DẠNG BÀI TẬP Trang • DẠNG 1: DẠNG SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT PHẢN ỨNG VỚI CHẤT OXI HÓA MẠNH A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 Fe3O phản ứng hết với dung dịch HNO3 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 Giá trị m là? A 38,72 B 35,50 C 49,09 D 34,36 Bài 2: Hòa tan hoàn toàn 3,58 gam hỗn hợp kim loại Al, Fe, Cu dung dịch HNO3 thu hỗn hợp sản phẩm gồm 0,04 mol NO 0,06 mol NO Khối lượng muối có dung dịch sau phản ứng (không chứa muối amoni) là: A 16,58 gam B 15,32 gam C 14,74 gam D 18,22 gam Bài 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol chất FeS2 CuS khơng khí cho sản phẩm cháy tác dụng vừa đủ V ml dung dịch KMnO 1M Giá trị V (ml) là: A 120 ml B 160 ml C 80 ml D 300 ml Bài 4: Hòa tan 6,96g Fe3O4 vào dung dịch HNO3 dư thu 0,224 lít N x O y (đktc) sản phẩm khử Khí N x O y có cơng thức là? A NO B NO C N 2O D N 2O3 Bài 5: Hịa tồn hồn toàn hỗn hợp gồm x mol Hg 2S 0,04 mol FeS2 dung dịch HNO3 đặc, đun nóng, thu muối sunfat kim loại có hóa trị cao có khí NO Trị số x A 0,01 B 0,02 C 0,08 D 0,12 Bài 6: Ion đicromat Cr2O72− , môi trường axit, oxi hóa muối Fe2+ tạo muối Fe3+ , đicromat bị khử tạo muối Cr 3+ Cho biết 10 ml dung dịch FeSO phản ứng vừa đủ với 12 ml dung dịch K Cr2O7 0,1M mơi trường axit H 2SO lỗng Nồng độ mol dung dịch FeSO DẠNG 1: DẠNG SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT PHẢN ỨNG VỚI CHẤT OXI HÓA MẠNH Trang 10 Bài 23 Cho 1,608 gam hỗn hợp A gồm Cu, Fe tác dụng với dung dịch H 2SO4 lỗng (vừa đủ) thu V lít khí H (đktc), dung dịch X chất khơng tan Cũng lượng hỗn hợp A cho tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng (vừa đủ) thu dung dịch Y khí SO Cho khí SO2 tác dụng với dung dịch brom dư, dung dịch thu cho tác dụng với BaCl thu 8,0385 gam kết tủa trắng Nếu nhúng kim loại M hóa trị III vào dung dịch X phản ứng kết thúc khối lượng kim loại M tăng lên 0,57 gam Tìm kim loại M biết tồn kim loại bám hết vào kim loại M A Cr B Al C Fe D Mn Bài 24 Cho a gam hỗn hợp A gồm Fe2O3, Fe3O4 Cu vào dung dịch HCl dư thấy có 0,7 mol axit phản ứng cịn lại 0,35a gam chất rắn khơng tan Mặt khác, khử hồn toàn a gam hỗn hợp H2 dư thu 34,4 gam chất rắn Phần trăm khối lượng Cu hỗn hợp A là: A 22,4% B 16,0% C 44,8% D 51,0% Bài 25 Chia 156,8 gam hỗn hợp L gồm FeO, Fe 3O4, Fe,O3 thành hai phần Phần thứ tác dụng hết với dung dịch HCl dư 155,4 gam muối khan Phần thứ hai tác dụng vừa đủ với dung dịch M hỗn hợp HCl H 2SO4 loãng thu 167,9 gam muối khan Số mol HCl dung dịch M là: A 1,75 mol B 1,80 mol C 1,50 mol D 1,00 mol D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 26 Cho 33,35 gam hỗn hợp A gồm Fe 3O4, Fe(NO3)3, Cu tác dụng hoàn toàn với dung dịch chứa 0,414 mol H2SO4 (lỗng) thu khí NO dung dịch B chứa muối Cô cạn B thu gam muối khan? A 64,4 61,520 B 65,976 61,520 C 73,122 64,4 D 65,976 75,922 Bài 27 Hỗn hợp X gồm Cu, Fe2O3 Fe3O4 oxi chiếm 52 khối lượng Cho m 305 gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HCl dư thu dung dịch Y có tổng khối lượng chất tan 39,42 gam cịn 5,12 gam chất rắn khơng tan Lọc bỏ chất rắn cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu m1 gam hỗn hợp kết tủa có 0,896 lít khí NO (đktc, sản phẩm khử N+5) thoát Giá trị m1 gần với: Trang 42 A 95 B 115 C 108 D 105 Bài 28 Hỗn hợp bột A gồm Fe, Mg, A1 2O3 oxit kim loại hóa trị khơng đổi Lấy 13,16 gam A cho tan hết dung dịch HCl thu khí B Đốt cháy hồn tồn B thể tích khơng khí thích hợp, sau đưa đktc thể tích khí cịn lại 9,856 lít (biết khơng khí thể tích O2 chiếm 20%) Lấy 13,16 gam A cho tác dụng hết với HNO3 loãng tạo NO, thể tích NO Fe tạo 1,25 lần Mg sinh Lấy m gam Mg m gam X cho tác dụng với dung dịch H 2SO4 lỗng dư thể tích khí H2 sinh Mg nhiều 2,5 lần X sinh Để hịa tan hồn tồn lượng oxit có 13,16 gam A phải dùng hết 50 ml dung dịch NaOH 2M Xác định phần trăm khối lượng oxit kim loại X A? A 12,31% B 31,69% C 18,47% D 12,16% Bài 29 Hòa tan 56,4 gam hỗn hợp gồm Mg, FeO Fe 3O4 dung dịch HCl lỗng dư thu 6,72 lít H2 (đktc) dung dịch X muối clorua Fe (II) có khối lượng 44,45 gam Mặt khác hồn tan hết 56,4 gam hỗn hợp rắn dung dịch HNO loãng dư thu dung dịch Y chứa m gam muối 1,68 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm khí khơng màu có khí hóa nâu Tỉ khối Z so với He 26 Giá trị m A 201,7 gam B 203,4 gam C 204,7 gam D 207,7 gam Bài 30 Cho m gam hỗn hợp chứa Al, Fe(NO3)2 0,1 mol Fe3O4 tan hết dung dịch chứa 1,025 mol H2SO4 Sau phản ứng thu 5,04 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm hai khí có khí hóa nâu ngồi khơng khí dung dịch Z chứa muối sunfat trung hòa Biết tỷ khối Y so với H 31 Cho BaCl2 vào Z sau phản ứng xảy xong (vừa đủ) cho tiếp AgNO3 dư vào thu x gam kết tủa Biết phản ứng hoàn toàn Giá trị tổng x + m là: A 389,175 B 585,0 C 406,8 D 628,2 HƯỚNG DẪN GIẢI, ĐÁP ÁN A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn đáp án B Bài 2: Chọn đáp án A Trang 43 Bài 3: Chọn đáp án A Bài 7: Chọn đáp án C Bài 4: Chọn đáp án A Bài 8: Chọn đáp án C Bài 5: Chọn đáp án A Bài 9: Chọn đáp án A Bài 6: Chọn đáp án D Bài 10: Chọn đáp án A B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 11: Chọn đáp án A Bài 12: Chọn đáp án D Bài 13: Chọn đáp án B Bài 14: Chọn đáp án D Bài 15: Chọn đáp án B Bài 16: Chọn đáp án C Bài 17: Chọn đáp án D Bài 18: Chọn đáp án D Bài 19: Chọn đáp án A Bài 20: Chọn đáp án C Trang 44 C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 21 Giải 8,064 = 0,24mol ⇒ nAlCl = 0,24mol 3 22,4 • Có nAl = nH = ⇒ mFeCl = 151,54− 31,75− 133,5.0,24 = 87,75g ⇒ nFeCl = 0,54mol 3 • Cho hỗn hợp vào HNO3 lỗng dư tạo muối Fe(NO 3)3 A1(NO3)3 BTNTFe  → nFe( NO ) = nFeCl + nFeCl = 3 31,75 + 0,54 = 0,79mol 127 ⇒ mmuoái khan = mAl( NO ) + mFe( NO ) = 213.0,24 + 242.0,79 = 242,3g 3 3 ⇒ Chọn đáp án A Bài 22 Giải • Quy đổi 6,88 g X tương đương với hỗn hợp gồm X mol Fe y mol O 56x + 16y = 6,88 x = 0,1 ⇒  BTe ⇒ → 3x = 2y + 2nSO = 2y + 2.0,07 y = 0,08   BTe → 3x = 2y + 2nH + 5nKMnO • Phần 2:  2V.10−3 ⇒ 3.0,1= 2.0,08+ + 5.2.0,008 ⇒ V = 336( ml ) 22,4 ⇒ Chọn đáp án C Bài 23 Giải BTNT S • → nSO = nBaSO = 8,0385 = 0,0345mol 233 64nCu + 56nFe = 1,608g  n = 0.012mol ⇒  BT e ⇒  Cu  → 2nCu + 3nFe = 2nSO = 0,069mol  nFe = 0,015mol  • Dung dịch X chứa 0,015 mol FeSO4 + M (hóa trị III) Có mthanh kim loại M tăng = 0,015.56 − 0,015.M = 0,57 ⇒ M = 27 ⇒ M laøAl Trang 45 ⇒ Chọn đáp án B Bài 24 Giải • Đặt số mol Fe2O3, Fe3O4 Cu A x, y, z 160x + 232y + 64z = a ⇒ nHCl = 6x + 8y = 0,7mol ( 1) • Chất rắn khơng tan Cu dư: nCu phản ứng = x + y ⇒ mCu dö = 64.( z − x − y) = 0,35a ( 2) • A + H2 → 34,4 gam chất rắn Áp dụng tăng giảm khối lượng có: nH = nO( oxit) = a− 34,4 0,7 = nHCl = ⇒ a = 40g ( 3) 16 2  x = 0,05  • Từ (1), (2), (3) suy ra: y = 0,05 z = 0,31875  ⇒ %mCu = 64.0,31875 100% = 51% 40 ⇒ Chọn đáp án D Bài 25 Giải • Áp dụng tăng giảm khối lượng có:  nH SO =  n Cl 167,9 − 155,4 = 0,5mol 96 − 35,5.2 156,8 = 2,8mol = 35,5.2 − 16 155,4 − − phả n ứ ng (TN1) • Áp dụng bảo tồn điện tích có: nCl− phản ứng (TN ) = nCl− (TN ) + 2nSO2− ⇒ nCl − (TN ) = 2,8− 2.0,5 = 1,8mol ⇒ Chọn đáp án B D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 26 Giải Trang 46 • Đặt số mol chất Fe3O4, Fe(NO3)3, Cu x, y, z mol mA = 232x + 242y + 64z = 33,35   1 () • Vì dung dịch B chứa muối (chỉ muối sunfat) nên toàn NO3− ban đầu chuyển hết vào sản phẩm khử NO 4H+ + NO3− + 3e → NO + 2H 2O 12y 3y 3y ã nH + phản ứng = 8x + 12y = 0,828 mol ( 2)  3x + y mol  Fe2 SO4 : • Trường hợp 1: Hỗn hợp muối gồm:  CuSO :z mol  BTNT S → ( 3x + y) + z = 0,414 ( 3)  x = 0,021  • Từ (1), (2), (3) suy ra: y = 0,055 z = 0,237  ⇒ mmuoái = 400 3.0,021+ 0,055 + 160.0,237 = 61,52 gam  FeSO4 :3x + y mol CuSO4 :z mol Trường hợp 2: Hỗn hợp muối gồm  BTNT S → 3x + y + z = 0,414 ( 4)  x = 0,069  • Từ (1), (2), (4) suy ra: y = 0,023 z = 0,184  ⇒ mmuoái = 152.(3.0,069+ 0,023) + 160.0,184 = 64,4 gam ⇒ Chọn đáp án A Bài 27 Giải • Đặt số mol Fe2O3 Fe3O4 m gam X a, b Số mol HCl dư c • Chất rắn khơng tan Cu: nCu = 5,12 = 0,08 mol 64 ⇒ Muối sắt tạo thành FeCl2 Trang 47 nCu phản ứng = a+ b 160a+ 232b = m− 5,12 − 64.( a+ b)  ⇒ 52m = 3a+ 4b nO = 305.16  • ( 1) Y + AgNO3 dư → hỗn hợp kết tủa ⇒ Chứng tỏ có phản ứng Fe2+ với Ag+ tạo Ag ⇒ c = 4nNO = 0,896 = 0,16mol 22,4 mFeCl + mCuCl + mHCl du = 127.(2a + 3b) + 135.(a + b) + 36,5.0,16 = 39,42 2 ( 2) a = 0,02  Từ (1), (2) suy ra:  b = 0,05  m = 24,4  ⇒ nHCl ban đầu = 0,16+ 2.( 2.0,02 + 3.0,05) + 2.( 0,02 + 0,05) = 0,68 mol m1 = mAgC1 + mAg = 143,5.0,68+ 108.( 2.0,02 + 3.0,05− 3.0,04) = 105,14g • Gần với giá trị 105 ⇒ Chọn đáp án D Bài 28 Giải    FeCl  Fe  MgCl   Mg  + HCl 13,16g A   →  AlCl3 Al O   MCl  MO    H2O + kk  H2 →   N2 : 0,44mol •  nH O = 2nO 2 ⇒ nH O = 0,22mol ⇒ nFe + nMg = 0,22mol  nN2 = 4nO2 Có  13,16g A +HNO3 : VNO tạo bởiFe = 1,25VNO tạo bởiMg  nFe = 0,1mol ⇒ 3nFe = 1,25.2nMg ⇒   nMg = 0,12mol Trang 48 ⇒ mAl O + mXO = 13,16 − 56.0,1− 24.0,12 = 4,68g • + H2SO4  m g Mg  → > 2,5VH m m  ⇒ > 2,5 ⇒ X > 60  + H2SO4 24 X → VH  m g X  • Cần 0,1 mol NaOH để hịa tan hết oxit 13,16 g A Nếu có A12O3 phản ứng: nAl O = nNaOH = 0,05mol ⇒ mAl O = 5,1g > 4,68 3 ⇒ Loại ⇒ Cả oxit bị NaOH hòa tan ⇒ X Zn 102nAl O + 81nZnO = 4,68g  nAl O = 0,03mol ⇒ ⇒ n = 2nAl O + 2nZnO = 0,1mol  nZnO = 0,02mol  NaOH ⇒ %mZnO = 81.0,02 100% = 12,31% 13,16 ⇒ Chọn đáp án A Bài 29 Giải • Đặt x, y, z số mol Mg, FeO Fe3O4  24x + 72y + 232z = 56,4gam  x = 0,3  6,72   ⇒ nH = x = = 0,3mol ⇒  y = 0,2 22,4  z = 0,15   44,45 = 0,35mol nFeCl2 = y + z = 127  • Hỗn hợp rắn + HNO3 → muối + khí + H2O Hỗn hợp khí Z khơng màu, có khí hóa nâu khơng khí NO M khí = 26 = 34,67 > 30 ⇒ Khí cịn lại N2O  1,68  nNO + nN2O = 22,4 = 0,075mol  nNO = 0,05mol ⇒  30n + 44n = 0,075 26.4 = 2,6 gam  nN2O = 0,025mol NO N2O  • Có ncho = 2x + y + z = 0,8 = 0,95 mol > 3nNO +8nN O = 0,35mol Trang 49 ⇒ Sản phẩm khử có NH4NO3 ⇒ nNH NO = • Có: nHNO nH O = phả n ứ ng 0,95− 0,35 = 0,075mol = 2x + 3y + 9z + nNO + 2nN O + 2nNH NO = 2,8mol n − 2nNH NO = 1,25mol HNO3 phản ứng • Áp dụng bảo tồn khối lượng có: 56,4 + 63.2,8 = m+ 2,6+ 18.1,25 ⇒ m = 207,7 gam ⇒ Chọn đáp án D Bài 30 Giải • Đặt số mol AI Fe(NO3)2 a, b • Y gồm khí NO H2  5,04 nNO + nH2 = 22,4 = 0,225mol nNO = 0,15mol ⇒ ⇒ 30n + 2n = 31.2.0,225 = 4,65g nH2 = 0,075mol NO H2  • Sau phản ứng thu muối sunfat => Chứng tỏ NO3− phản ứng hết BT e   → 3a = 8nNH+ + 3.0,15+ 2.0,075+ 2.0,1   BTNT N → 2b = 0,15+ nNH+   ( 1) • Có khí H2 bay lên => Muối sắt thu FeSO4 BTNT S • → nH SO = 3a + 2b + 2.3.0,1+ nNH+ 4 = 1,025mol ( 2) a = 0,4  ⇒ m = 27a+ 180b + 232.0,1= 52 g • Từ (1), (2) suy ra:  b = 0,1  n = 0,05  NH+4 • x = mBaSO + mAgCl + mAg = 233.1,025+ 143,5.2.1,025+ 108.( 0,1+ 0,3) = 576,2g ⇒ x + m = 52+ 576,2 = 628,2 ⇒ Chọn đáp án D Trang 50 DẠNG 4: BÀI TẬP LÝ THUYẾT Bài Ngun tử Fe có cấu hình electron: 1s 2s 2p6 3s 3p6 3d 4s2 Vậy nguyên tố Fe thuộc họ nào? A Họ s B Họ p C Họ d D Họ f o t → Fe (SO )3 + H 2O + SO có nguyên tử Fe Bài Trong phản ứng: Fe + H 2SO 4d  bị oxi hóa phân tử H2SO4 bị khử? A B C D Bài Hỗn hợp A gồm kim loại Fe, Ag, Cu Ngâm hỗn hợp A dung dịch chứa chất B Sau Fe, Cu tan hết, lượng bạc lại lượng bạc có A Chất B là: A AgNO3 B Fe(NO3)3 C Cu(NO3)2 D HNO3 Bài Hỗn hợp A gồm Fe2O3, Al2O3, SiO2 Để tách riêng Fe2O3 khỏi hỗn hợp A, hóa chất cần chọn: A Dung dịch NH3 B Dung dịch HCl C Dung dịch NaOH D Dung dịch HNO3 Bài Cho phản ứng: A + B → FeCl3 + Fe (SO )3 D + A → Fe + ZnSO Chất B gì? A FeCl2 B FeSO4 C Cl2 D SO2 Bài Cho dung dịch meltylamin dư vào dung dịch sau: FeCl 3, AgNO3, NaCl, Cu(NO3)2 Số kết tủa thu A B C D Bài Cho hỗn hợp Fe3O4 Cu vào dung dịch HCl dư Sau phản ứng xảy hoàn toàn người ta thu dung dịch X chất rắn Y Như dung dịch X có chứa: A HCl, FeCl2, FeCl3 B HCl, FeCl3, CuCl2 C HCl, CuCl2 D HCl, CuCl2, FeCl2 Trang 51 Bài Trong hai chất FeSO4 Fe2(SO4)3 Chất phản ứng với dung dịch KI, chất phản ứng với dung dịch KMnO4 môi trường axit A FeSO4 với KI Fe2(SO4)3 với KMnO4 môi trường axit B Fe2(SO4)3 với dung dịch KI FeSO4 với dung dịch KMnO4 môi trường axit C Cả FeSO4 Fe2(SO4)3 phản ứng với dung dịch KI D Cả FeSO4 Fe2(SO4)3 phản ứng với dung dịch KMnO4 môi trường axit o t cao →(A); Bài Cho sơ đồ phản ứng sau: Fe + O  (A) + HCl → (B) + (C) + H2O; (B) + NaOH → (D) + (G); (C) + NaOH → (E) + (G); (D) + ? + ? → (E); t (E)  → (F) + ?; o Thứ tự chất (A), (D), (F) là: A Fe2O3, Fe(OH)3, Fe2O3 B Fe3O4, Fe(OH)3, Fe2O3 C Fe3O4, Fe(OH)2, Fe2O3 D Fe2O3, Fe(OH)2, Fe2O3 Bài 10 Để điều chế Fe(NO3)2 ta dùng phản ứng sau đây? A Fe + HNO3 B Dung dịch Fe(NO3)3 + Fe C FeO + HNO3 D FeS + HNO3 Bài 11 Khi thêm dung dịch Na2CO3 vào dung dịch FeCl3 có tượng xảy ra? A Xuất kết tủa màu nâu đỏ xảy tượng thủy phân B Dung dịch có màu nâu đỏ chúng khơng phản ứng với C Xuất kết tủa màu nâu đỏ đồng thời có tượng sủi bọt khí D Có kết tủa nâu đỏ tạo thành sau tan lại tạo khí CO2 +X +Y Fe  → FeCl3 Hai chất X, Y là: Bài 12 Xét phương trình phản ứng: FeCl2 ¬  A AgNO3 dư, Cl2 B FeCl3, Cl2 C HCl, FeCl3 D Cl2, FeCl3 Bài 13 Hòa tan oxit sắt từ vào dung dịch H2SO4 lỗng dư thu dung dịch X Tìm phát biểu sai? A Dung dịch X làm màu thuốc tím Trang 52 B Dung dịch X khơng thể hịa tan Cu C Cho dung dịch NaOH vào dung dịch X, thu kết tủa để lâu ngồi khơng khí khối lượng kết tủa tăng D Dung dịch X tác dụng với dung dịch AgNO3 Bài 14 Khi điều chế FeCl2 cách cho Fe tác dụng với dung dịch HCl Để bảo quản dung dịch FeCl2 thu khơng bị chuyển hóa thành hợp chất sắt III, người ta cho thêm vào dung dịch: A Một lượng sắt dư B Một lượng kẽm dư C Một lượng HCl dư D Một lượng HNO3 dư Bài 15 Cho chất: Fe, FeO, Fe(OH) 2, Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3 phản ứng với HNO đặc, nóng Số phản ứng thuộc loại phản ứng oxi hóa – khử A B C D Bài 16 Cho m gam Fe tác dụng với Cl2 dư thu m1 gam muối, cho m gam Fe tác dụng với dung dịch HCl dư thu m2 gam muối So sánh giá trị m1 m2 ta có: A m1 = m B m1 < m C m1 > m D m1 = m Bài 17 Hịa tan hồn tồn Fe3O4 dung dịch H2SO4 loãng (dư) dung dịch X1 Cho lượng dư bột Fe vào dung dịch X1 (trong điều kiện khơng có khơng khí) đến phản ứng xảy hoàn toàn, thu dung dịch X2 chứa chất tan A Fe2(SO4)3 H2SO4 C Fe2(SO4)3 B FeSO4 D FeSO4 H2SO4 Bài 18 Nung hỗn hợp rắn gồm a mol FeCO3 b mol FeS2 bình kín chứa khơng khí (dư) Sau phản ứng xảy hồn tồn, đưa bình nhiệt độ ban đầu, thu chất rắn Fe2O3 hỗn hợp khí Biết áp suất khí bình trước sau phản ứng nhau, mối liên hệ a b (biết sau phản ứng, lưu huỳnh mức oxi hóa +4, thể tích chất rắn không đáng kể) A a =0,5b B a = b C a = 4b D a = 2b Bài 19 Cho x mol Fe tác dụng với y mol HNO thu khí NO dung dịch chứa Fe(NO3)2, Fe(NO3)3 Liên hệ x y là: Trang 53 A y < 4x B 8x < y < 4x C 4x < y < 4x D y ≤ 4x Bài 20 Điều sau sai với Fe3O4? A Chất rắn màu đen, tan axit B Thành phần quặng manhetit C Tạo thành sắt tác dụng với nước < 570o C D Tác dụng với dung dịch HNO3 khơng tạo khí HƯỚNG DẪN GIẢI, ĐÁP ÁN Bài C Bài A Bài B Bài C Bài C Bài A Bài D Bài B Bài C Bài 10 B Bài 11 C Bài 12 B Bài 13 B Bài 14 A Bài 15 C Bài 16 C Bài 17 B Bài 18 B Bài 19 B Bài 20 D Trang 54 Trang 55 ... chất khác, bảo tồn thuộc tính từ hỗn hợp CÁC DẠNG BÀI TẬP Trang • DẠNG 1: DẠNG SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT PHẢN ỨNG VỚI CHẤT OXI HÓA MẠNH A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO,... 22, ⇒ mX = 64nSO2 + 44 .(0,1 − nSO2 ) = 4, + 20nSO2 • Z gồm CO2 NO2: nZ = 13, 44 = 0, mol 22, ⇒ mZ = 44 .(0,08 − 0,1 + nSO2 ) + 46 .(0,6 − 0,08 + 0,1 − nSO2 ) = 27, 64 − 2nSO2 − 2c 27, 64 − 2nSO2 172... KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Trang 31 Bài Chọn đáp án A Bài Chọn đáp án C Bài Chọn đáp án A Bài Chọn đáp án C Bài Chọn đáp án A Bài Chọn đáp án D Bài Chọn đáp án C Bài Chọn đáp án A Bài Chọn đáp án A Bài