Title CHỦ ĐỀ 2. SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT.doc ✅

CHỦ ĐỀ 2: SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT BÀI TẬP SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT TÁC DỤNG CHẤT OXI HÓA MẠNH  Các chất oxi hóa mạnh thường gặp: HNO 3 , H 2 SO 4 đặc, nóng, AgNO 3  Fe + Chất oxi hóa mạnh → Muối Fe(III)  Fe + Muối Fe(III) → Muối Fe(II)  Chú ý: Khi Fe dư thì sản phẩm luôn luôn tạo muối Fe(ll). 3MuoáiFeAgNOMuoái FeIIIIIAg BÀI TOÁN PHỨC TẠP HAI GIAI ĐOẠN  324đñaëc2HNO/HSOO 34232FeX FeO,FeO,FeO,FeMuoáiFe(III)SOPKH{}  324ñaëcHNO/HSOđS22FeXFeS,FeS,Fe,...MuoáiFe(III)SPKOH  324HNO/HSOñaëc xy O 3232 C 4FeOXFe{O,FeO,Fe}MuoáiFe(III)SO,PFeOHK Cách 1: Quy đổi hỗn hợp X rồi tính toán. Cách 2: Viết các phương trình hóa học rồi tính toán theo phương trình. BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC OXIT SẮT • Bước 1: Đặt công thức tổng quát Fe x O y . • Bước 2: Viết PTHH. • Bước 3: Lập phương trình toán học dựa vào các ẩn số đã đặt (sử dụng các phương pháp bảo toàn, tăng giảm khối lượng,...). • Bước 4: Giải phương trình toán học. PHƯƠNG PHÁP QUY ĐỔI ► Phạm vi áp dụng: trong các bài toán đề cho số chất trong hỗn hợp nhiều hơn số dữ kiện để tính toán và đề bài không hỏi lượng mỗi chất trong hỗn hợp. ► Hướng quy đổi thường áp dụng: Quy đổi hỗn hợp nhiều chất thành ít chất (số chất bằng số dữ kiện đề cho), hoặc thành các đơn chất, hoặc một chất giả định (dạng tổng quát). 1. BÀI TẬP MẪU Ví dụ 1: Nung hỗn hợp gồm 5,6 gam bột sắt và 1,6 gam bột lưu huỳnh trong môi trường không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn A. Cho dung dịch HCl 2M phản ứng vừa đủ với A thu được hỗn hợp khí B. a. Viết các phương trình hóa học. b. Tính thể tích HCl đã tham gia phản ứng. • Phân tích đề bài Tính toán số mol Fe, S theo đề bài. Viết phương trình hóa học và so sánh chất hết, chất dư. Xác định các chất có trong A. Viết phương trình hóa học khi cho A vào HCl và tính theo phương trình hóa học. • Giải chi tiết Theo đề bài: Fes5,61,6n0,1mol;n0,05mol 5632 a. Phương trình hóa học:   o t FeSFeS 1 0,1 0,05 mol  Ta thấy: SFenn nên Fe dư, S hết, (1) tính theo S. Chất rắn A gồm FeS và Fe dư. Phương trình hóa học:  22 22 Fe2HClFeClH2 FeS2HClFeClHS 3   b. Theo (1): SFeSFepöùnnn 0,0=5 mol
(FeA)n0,10,050,05 mol → A chứa 0,05 mol FeS và 0,05 mol Fe. Theo (2): HClFen2n2.0,050,1 mol Theo (3): HClFeSn2n2.0,050,1 mol HCl0,2n0,10,10,2 molV0,1lít100ml 2 Ví dụ 2: Cho 11,2 gam sắt vào 100 ml dung dịch hỗn hợp KNO 3 0,2M và H 2 SO 4 0,5M tạo thành V ml khí NO (sản phẩm khử duy nhất ở đktc) và dung dịch A. Hãy tính giá trị của V. Phân tích đề bài Tính toán số mol theo đề bài. Viết phương trình phản ứng, so sánh chất hết chất dư, phương trình tính theo chất hết. Giải chi tiết Theo đề bài:  324FeKNOHSO 11,2 n0,2mol;n0,2.0,10,02 mol; n0,5.0,10,05 mol 56 Khi cho Fe vào dung dịch chứa KNO 3 và H 2 SO 4 thì xảy ra phản ứng, phương trình hóa học:  2432432422Fe4HSO2KNOFeSOKSO2NO4HO 0,2        0,05      0,02    0,02 mo ( l )  Ta thấy: 324KNOHSOFennn 242 KNO 3 hết, Fe và H 2 SO 4 dư, phương trình tính theo KNO 3 . Theo phương trình:  3NOKNONOnn0,02 molV0,02.22,40,448 lít448 ml Vậy giá trị của V là 448. Ví dụ 3: Hòa tan hỗn hợp gồm FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 (có số mol bằng nhau) bằng dung dịch H 2 SO 4 20% (lượng axit lấy dư 50% so với lượng phản ứng vừa đủ), thu được dung dịch A. Chia A thành bốn phần bằng nhau, mỗi phần có khối lượng 79,3 gam. Phần I tác dụng vừa đủ với V 1 ml dung dịch KMnO 4 0,05M. Phần II tác dụng vừa đủ với V 2 ml dung dịch brom 0,05M. Phần III tác dụng vừa đủ với V 3 ml dung dịch HI 0,05M. Cho Na 2 CO 3 từ từ đến dư vào phần IV được V 4 lít khí và m gam kết tủa. Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Các thể tích khí đo ở đktc. Xác định các giá trị V 1 V 2 , V 3 , V 4 và m. (Trích đề thi vào lớp 10 chuyên Khoa học Tự Nhiên) • Phân tích đề bài Để giải quyết bài tập hỗn hợp gồm nhiều oxit dễ dàng hơn, ta sử dụng phương pháp quy đổi. Quy hỗn hợp gồm FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 (có số mol bằng nhau) thành Fe 3 O 4 có số mol là x (mol). Viết các phương trình hóa học và tính toán theo phương trình. • Giải chi tiết Quy đổi hỗn hợp FeO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 về Fe 3 O 4 có số mol là x (mol). Phương trình hóa học:   342442432FeO4HSOFeSOFeSO4HO             () x4xxxmol 1  Theo (1):  2424HSOpöùHSOdön4x mol; n4x.50%2x mol  24 24 HSOlaáy ddHSO m4x2x.98588xgam m588x:20%2940xgam   Bảo toàn khối lượng ta có:  3424ddAFeHSOOmmm232x2940x3172x gam Lại có: ddAm4.79,3317,2 gam 317,2x0,1mol 3172
Theo (1):  424324FeSOFe(SO)HSOdönx0,1 mol; nx0,1 mol; n 2x0,2= mol Vậy trong mỗi phần chứa: 0,025 mol FeSO 4 ; 0,025 mol Fe 2 (SO 4 ) 3 và 0,05 mol H 2 SO 4 dư. - Phần một Phương trình hóa học: 442424342422KMnO10FeSO8HSO5FeSO2MnSOKSO8HO     ) 2( Ta thấy: 424FeSOHSOnn 108 FeSO 4 phản ứng hết, phương trình tính theo FeSO 4 . Theo (2): 4 4 FeSO KMnO1 n0,005 n0,005molV0,1 50,05lÝt - Phần hai Phương trình hóa học: 4232436FeSO3Br2FeBr2FeSO       3) (   0,0250,0125                                              mol Theo (3):  21Brn0, 0,01 012525 V0,25 0,05mollt Ý - Phần ba Phương trình hóa học: 2434242FeSO2Kl2FeSOKSOl     ( )  4 0,0250,05mol Theo (4): Kl30,05n0,05 molV1lít 0,05 - Phần bốn Phương trình hóa học:  24232422HSONaCONaSO COHO                                5 0,050,05                         0,05                                         mol   423324FeSONaCOFeCONaSO                         6 0,0250,025          0,025                                            (  ml )  o     2432323224FeSO3NaCO3HO2FeOH3CO3Na()() 0,025 S 0,0750,050,075m O         o    7 l  Theo (5) và (6) ta có:  22COCOn0,050,0750,125 molV0,125.22,42,8 lít Ta có:  33FeCOFekeáttuûa(H)Ommm0,025.1160,05.1078,25 gam Vậy giá trị V 1 V 2 , V 3 , V 4 lần lượt là 0,1; 0,25; 1; 2,8 và giá trị của m là 8,25. Chú ý: Đối với trường hợp gồm các oxit sắt tác dụng với axit H 2 SO4 loãng và HCl: Nếu 23FeOFeOnn thì quy đổi FeO và Fe 2 O 3 thành Fe 3 O 4 . Nếu không biết mối quan hệ giữa FeO và Fe 2 O 3 thì quy đổi Fe 3 O 4 hỗn hợp thành FeO và Fe 2 O 3 . Ví dụ 4: Cho a gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được hỗn hợp A có khối lượng 37,6 gam gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 . Cho hỗn hợp A phản ứng hết với dung dịch H 2 SO 4 đặc nóng thu được 3,36 lít khí SO 2 (đktc). a. Tính a. b. Tính số mol H 2 SO 4 đã phản ứng. • Phân tích đề bài Sử dụng phương pháp quy đổi, quy hỗn hợp A chứa Fe, Fe 2 O 3 . Đặt số mol mỗi chất. Viết phương trình hóa học và tính toán theo phương trình, dữ kiện đề bài. • Giải chi tiết
a. Quy đổi hỗn hợp A gồm Fe, FeO, Fe 2 O 3 và Fe 3 O 4 thành hỗn hợp chứa x mol Fe và y mol 23FeO56x160y37,6 1 Theo đề bài:  2SO 3,36 n0,15mol 22,4 Phương trình hóa học:  2424322 23242432 2Fe6HSOFeSO3SO6HO    1 F ( eO ) ()3HSOFeSO3HO       2   Theo(1):  2FeSO 22 nx.n.0,150,1mol 33 37,656.0,1y0,2mol 160   Ta có:  23FeFeAFeO()(A)nn2nx2y0,5mol a0,5.5628gam b. Theo (1 ) và (2) ta có:  2423HSOFeFeOn3n3n3x3y3.0,13.0,20,9mol Vậy số mol H 2 SO 4 phản ứng là 0,9 mol. Chú ý: Đối với trường hợp gồm sắt và các oxit sắt tác dụng với axit H 2 SO 4 đặc nóng, HNO 3 ta quy đổi hỗn hợp đó thành hỗn hợp chứa Fe và Fe 2 O 3 . Ví dụ 5: Cho từ từ đến hết 100 ml dung dịch FeCl 2 0,5M vào 100 ml dung dịch AgNO 3 1,2M. Sau phản ứng hoàn toàn được m gam kết tủa và dung dịch chứa các muối. a. Viết phương trình hóa học của phản ứng. b. Tìm giá trị của m. (Trích đề thi vào lớp 10 chuyên Đại học Vinh năm 2017) • Phân tích đề bài Nếu 23FeClAgNO2n n thì Fe(NO 3 ) 2 sinh ra phản ứng tiếp với AgNO 3 tạo Fe(NO 3 ) 3 . Phương trình hóa học:   2332 32333 FeCl2AgNOFeNO2AgCl    1 FeNOAgNO () ()(FeNOAg)2   2333FeCl3AgNO2AgClAgFeNO   3()   • Giải chi tiết a. Phương trình hóa học: 2333FeCl3AgNO2AgClAgFeNO() b. Theo đề bài:  23FeClAgNOn0,5.0,10,05mol;n1,2.0,10,12mol Do 23FeClgOAN2nn nên thứ tự phản ứng:   2332FeCl2AgNOFeNO2AgCl             1 0,05    0,1      0,05  0,1     (   mo ) l     32333FeNOAgNOFeNOAg               2 0,05          0,02                        0,02     (     m ( l )) o   Theo phương trình: AgClAgn0,1mol;n0,02mol AgClkeáttuûaAgmm0,1.143,50,02.10816,51m gam Vậy giá trị của m là 16,51. Ví dụ 6: Cho 122,4 gam hỗn hợp X gồm Cu, Fe 3 O 4 vào dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng thu được 10,08 lít