BÀI TẬP SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT MÔN HÓA HỌC 12 NĂM 2020 TRƯỜNG THPT LỤC NGẠN
1. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
a. Vị trí, cấu hình electron nguyên tử
- Sắt ở ô số 26, nhóm VIIIB, chu kì 4 của bảng tuần hoàn.
- Cấu hình electron nguyên tử Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2 ; hay [Ar]3d64s2.
- Số oxi hóa thường gặp là +2 và +3. Cấu hình electron ion: Fe2+ [Ar]3d6 , Fe3+ [Ar]3d5.
b. Tính chất hóa học: Sắt là kim loại có tính khử trung bình.
- Tác dụng với chất oxi hóa yếu: Fe → Fe+2 + 2e
- Tác dụng với chất oxi hóa mạnh: Fe → Fe+3 + 3e
- Cùng số mol electron trao đổi, số mol Fe lớn nhất khi tạo thành Fe2+.
- Tác dụng với phi kim
+ Với lưu huỳnh: Fe + S → FeS (số oxi hóa +2)
+ Với clo: 2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (số oxi hóa +3)
+ Với oxi: 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (oxit sắt từ, FeO.Fe2O3)
+ Với iot: Fe + I2 → FeI2 (số oxi hóa +2)
- Tác dụng với axit
+ Với HCl, H2SO4 loãng: Sắt khử ion H+ trong dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng thành khí hiđro, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +2.
+ Sắt tác dụng với HNO3 loãng, đặc nóng, H2SO4 đặc, nóng, Fe khử N+5, S+6 xuống các số oxi hóa thấp hơn, sắt bị oxi hóa đến số oxi hóa +3.
+ Sắt (nhôm, crom) không tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nguội, H2SO4 đặc nguội.
- Tác dụng với dung dịch muối
-Tác dụng với nước: Ở nhiệt độ thường, sắt không khử được nước. Ở nhiệt độ cao, sắt khử hơi nước tạo ra H2 và Fe3O4 (to < 570oC) hoặc FeO (to > 570oC).
c. Hợp chất của sắt
- Hợp chất sắt(II): Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt(II) là tính khử: Fe2+ → Fe3+ + 1e
+ Sắt(II) oxit (FeO), chất rắn màu đen, không có trong tự nhiên.
3FeO + 10HNO3 (loãng) → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
+ Sắt(II) hiđroxit (Fe(OH)2) là chất rắn, màu trắng hơi xanh, không tan trong nước.
Trong không khí dễ bị oxi hóa: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 (số oxi hóa nào bền hơn ?)
+ Muối sắt(II)
FeCl2 + 3AgNO3 (dư) → 2AgCl + Ag + Fe(NO3)3
- Hợp chất sắt(III)
Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt(III) là tính oxi hóa:
Fe3+ + 1e → Fe2+
Fe3+ + 3e → Fe
+ Sắt(III) oxit (Fe2O3), chất rắn màu đỏ nâu, không tan trong nước. Là oxit bazơ. Tác dụng với các dung dịch axit mạnh. Ở nhiệt độ cao, bị CO, H2 khử thành Fe.
+ Sắt(III) hiđroxit (Fe(OH)3) là chất rắn, màu nâu đỏ, không tan trong nước, dễ tan trong dung dịch axit tạo muối sắt(III).
+ Muối sắt(III)
Các muối sắt(III) có tính oxi hóa, dễ bị khử thành muối sắt(II).
Cu + 2FeCl3 → CuCl2 + 2FeCl2
Hỗn hợp Cu, Fe2O3 tỉ lệ mol 1: 1 hòa tan trong dung dịch axit HCl (dư) hoặc H2SO4 (loãng, dư).
Cu + Fe2O3 + 6HCl → CuCl2 + 2FeCl2 + 3H2O
- Hợp kim của sắt
-Thành phần của gang và thép (%C: 0,01% - 2% - 5%).
- Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình luyện gang.
2. BÀI TẬP MINH HỌA
Câu 1: Nung nóng m gam hỗn hợp X gồm Al và Fe2O3 tới phản ứng hoàn toàn, thu được chất rắn Y. Nghiền nhỏ, trộn đều và chia Y làm 2 phần:
- Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch NaOH đến dư thu được 0,672 lít H2 (đktc) và chất rắn Z. Hòa tan chất rắn Z trong dung dịch HCl dư thu được 2,688 lít khí H2 (đktc)
- Phần 2: Cho tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 10,08 lít khí H2 (đktc).
Giá trị của m là
A. 29,04 gam. B. 43,56 gam. C. 53,52 gam.. D. 13,38 gam.
Hướng dẫn giải
Dạng bài tập chia hỗn hợp thành hai phần không bằng nhau.
- Sản phẩm + NaOH → dư Al, Fe2O3 hết. Chất rắn Z là Fe.
- Phần 1: Số mol Al dư và Fe là
2Al → 3H2 ; Fe → H2 .
(mol) 0,02 → 0,03 0,12 → 0,12
Số mol Al2O3 tạo thành: Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3
(mol) 0,12 → 0,06
- Khối lượng phần 1: m1 = 27´0,02 + 56´0,12 + 102´0,06 = 13,38 gam.
- Tổng số mol H2: phần 1 là n1 = (0,03 + 0,12) = 0,15 mol ;
phần 2 là n2 = 0,45 mol.
Ta có: \(\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} = \frac{{{n_1}}}{{{n_2}}}\) . Thay số: m2 = \(\frac{{13,38 \times 0,45}}{{0,15}}\) = 40,14 gam.
→ m = 53,52 gam.
Câu 2: Lấy một hỗn hợp bột nhôm và Fe3O4 đem thực hiện phản ứng nhiệt nhôm ở nơi không có không khí. Để nguội hỗn hợp thu được sau phản ứng, nghiền nhỏ, trộn đều rồi chia hỗn hợp đó thành hai phần; khối lượng của phần 1 bằng 75% khối lượng của phần 2.
Cho phần 1 vào dung dịch NaOH dư thì thu được 7,56 lít hiđro.
Hoà tan hết phần 2 vào dung dịch HCl thì thu được 25,2 lít hiđro.
Các thể tích đo ở điều kiện tiêu chuẩn, các phản ứng đều hoàn toàn.
Giá trị m gần giá trị nào nhất sau đây ?
A. 134. B. 127. C. 145. D. 136.
Hướng dẫn giải
- Số mol H2 (1) 0,3375 mol, số mol H2 (2) 1,125 mol.
- Sản phẩm + NaOH → H2 , Al dư Þ Fe3O4 phản ứng hết.
- Số mol H2 do Al (dư) tạo ra ở phần 2 = 0,45 mol
→ nAl dư = 0,3 mol.
Số mol H2 do Fe tạo ra ở phần 2 = 1,125 - 0,45 = 0,675 mol
→ nFe = 0,675 mol.
- Tính số mol Al2O3 tạo thành:
8Al + 3Fe3O4 → 4Al2O3 + 9Fe
(mol) 0,3 0,675
- Khối lượng phần 2: m2 = 27.0,3 + 56.0,675 + 102.0,3 = 76,5 gam.
Khối lượng phần 1: m1 = 0,75.76,5 = 57,375 gam.
m = 57,375 + 76,5 = 133,875 gam.
Câu 3: Hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm m gam X trong khí trơ, thu được hỗn hợp Y. Chia Y thành hai phần:
- Phần một phản ứng với dung dịch NaOH dư, thu được 1,008 lít H2 (đktc) và còn lại 5,04 gam chất rắn không tan.
- Phần hai (có khối lượng 39,72 gam) phản ứng với dung dịch HNO3 loãng, dư thu được 10,752 lít khí NO (đktc, là sản phẩm khử duy nhất).
Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là
A. 49,72. B. 39,72. C. 38,91. D. 49,65.
Hướng dẫn giải
Dạng bài tập chia hỗn hợp thành hai phần không bằng nhau.
- Sản phẩm + NaOH →dư Al, sắt oxit hết. Chất rắn không tan trong dung dịch NaOH là Fe.
- Phần 1: Số mol Al (dư) và Fe là
2Al → 3H2 Fe
0,03 0,045 0,09
Tổng số mol Al dư và Fe trong phần 1: n1 = 0,03 + 0,09 = 0,12 mol.
- Gọi số mol Al (dư) và Fe trong phần 2 là x và y, nNO = 0,48 mol.
Ta có: Al → NO Fe → Fe3+ + NO
(mol) x x y y
x + y = n2 = 0,48 mol.
Thay số: m1 = 9,93 gam → m = m1 + m2 = 49,65 gam.
3. LUYỆN TẬP
Câu 1: Đem đun nóng một lượng quặng hematit chứa Fe2O3, có lẫn tạp chất trơ và cho luồng khí CO đi qua, thu được 300,8 gam hỗn hợp các chất rắn, đồng thời có hỗn hợp khí thoát ra. Cho hấp thụ hỗn hợp khí này vào bình đựng lượng dư dung dịch xút thì thấy khối lượng bình tăng thêm 52,8 gam. Nếu hòa tan hết hỗn hợp chất rắn trong lượng dư dung dịch HNO3 loãng thì thu được 387,2 gam một muối nitrat. Hàm lượng Fe2O3 theo khối lượng trong loại quặng hematit này là
A. 60%
B. 40%
C. 20%
D. 80%
Câu 2: Nung x mol Fe trong không khí một thời gian thu được 16,08 gam hỗn hợp H gồm 4 chất rắn gồm Fe và 3 oxit của nó. Hòa tan hết lượng hỗn hợp H trên bằng dung dịch HNO3 loãng, thu được 672 ml khí NO duy nhất (đktc). Trị số của x là
A. 0,21
B. 0,15
C. 0,24
D. Đáp án khác
Câu 3: Hòa tan 0,784 gam bột sắt trong 100 ml dung dịch AgNO3 0,3M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 100 ml dung dịch A. Nồng độ mol của các chất tan trong dung dịch A là
A. Fe(NO3)2 0,12M; Fe(NO3)3 0,02M
B. Fe(NO3)3 0,10M
C. Fe(NO3)2 0,14M
D. Fe(NO3)2 0,14M; AgNO3 0,02M
Câu 4: Hòa tan hết m gam hỗn hợp A gồm Al và một oxit sắt bằng dung dịch HNO3, thu được hỗn hợp khí gồm 0,05 mol NO và 0,03 mol N2O và dung dịch D. Cô cạn dung dịch D, thu được 37,95 gam hỗn hợp muối khan. Nếu hòa tan lượng muối này trong dung dịch xút dư thì thu được 6,42 gam kết tủa màu nâu đỏ. Trị số của m và công thức phân tử của oxit sắt là
A. 9,72 g; Fe3O4.
B. 7,29 g; Fe3O4.
C. 9,72 g; Fe2O3.
D. 7,29 g; FeO.
Câu 5: Cho khí CO đi qua ống sứ chứa a gam hỗn hợp A gồm CuO, Fe2O3 và MgO đun nóng. Sau một thời gian, trong ống sứ còn lại b gam hỗn hợp chất rắn B. Cho khí thoát ra hấp thụ hoàn toàn vào trong dung dịch Ba(OH)2 dư, thu được x gam kết tủa. Biểu thức của a theo b, x là
A. a = b – 16x/197
B. a = b + 0,09x
C. a = b – 0,09x
D. a = b + 16x/197
---(Nội dung đầy đủ, chi tiết vui lòng xem tại online hoặc đăng nhập để tải về máy)---
ĐÁP ÁN
| 1B | 2A | 3A | 4D | 5D | 6C | 7D | 8C | 9D |
| 10A | 11A | 12C | 13B | 14C | 15B | 16C | 17A | 18A |
| 19C | 20C | 21D | 22A | 23A | 24B | 25B | 26D | 27D |
...
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Bài tập Sắt và hợp chất của Sắt môn Hóa 12 năm 2020 có đáp án Trường THPT Lục Ngạn. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Ngoài ra các em có thể tham khảo thêm một số nội dung cùng chuyên mục tại đây:
- 40 Bài tập vận dụng crom và hợp chất của crom
- Bài tập trắc nghiệm Chương Crom - Sắt - Đồng
- Đề kiểm tra Chương Crom - Săt - Đồng môn Hóa học 12 năm 2019 - 2020
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong kì thi sắp tới.
