I - Một số điểm cần chú ý
1) Hóa trị của sắt :
- Nếu đặt CTTQ của oxit sắt : FexOy → hóa trị Fe : t = \(\frac{{2y}}{x}\) ( t = 2,3, hoặc 8/3 ).
- Hóa trị Fe trong Fe3O4 là hóa trị TB của 2 ng.tử Fe(III) và 1ng.tử Fe(II).
2) Phương pháp qui đổi .
* Để giải bài toán hỗn hợp nhiều oxit sắt thì nên quy đổi:
+) Fe3O4 → hỗn hợp (FeO + Fe2O3) tỷ lệ mol 1 : 1 ( đúng cả 2 chiều ).
+) Hỗn hợp FeO , Fe2O3 với tỷ lệ mol # 1 : 1 thì không thể quy đổi thành Fe3O4.
3) Phương pháp bảo toàn nguyên tố:
Thường gặp 2 trường hợp sau đây:
* Trường hợp 1: Fe → \(\left\{ \begin{array}{l}
Fe\\
F{e_x}{O_y}
\end{array} \right.\) → \(Fe{(N{O_3})_3}{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}O{\rm{ }} + (NO\) hoặc NO2 ...)
→ \({n_{Fe{{(N{O_3})}_3}}}\) = \({n_{Fe}}\) ( bđ )
\({n_{HN{O_3}}} = {n_N}\) (muối) + nN (các sp khí ) = 3.nFe + nN (các sp khí ).
\({n_{{H_2}O}} = \frac{1}{2} \cdot {n_{HN{O_3}}}\)
* Trường hợp 2 : Fe → \(\left\{ \begin{array}{l}
Fe\\
F{e_x}{O_y}
\end{array} \right.\) → \(F{e_2}{(S{O_4})_3}{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}O{\rm{ }} + (S{O_2} \uparrow ...)\)
→ \({n_{F{e_2}{{(S{O_4})}_3}}}\) = \(\frac{1}{2} \cdot {n_{Fe}}\) ( bđ )
\({n_{{H_2}S{O_4}}} = {n_S}\) (muối) + \({n_S}\) (các sp khí ) = \(1,5 \cdot {n_{Fe}} + {n_S}\) (các sp khí ).
\({n_{{H_2}O}} = {n_{{H_2}S{O_4}}}\)
Nhận xét: Nếu biết khối lượng của các khí sản phẩm và hỗn hợp A ( hoặc muối Fe) thì có thể áp dụng định luật BTKL.
Ví dụ: Trường hợp 1 :Giả sử biết m1 (g) ( Fe + FexOy) ; biết b (mol) khí NO sinh ra.
Áp dụng định luật BTKL ta có :
\({m_1}{\rm{ + 63}} \cdot {\rm{(3a + b) = 242a + }}\frac{{3a + b}}{2} \cdot 18 + b.30\)
II- Một số bài toán minh họa
Bài 1) Để hòa tan hoàn toàn 34,8 gam hỗn hợp gồm Fe3O4 , FeO, Fe2O3 ( số mol FeO = số mol Fe2O3 ) thì phải dùng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9 % ( loãng).
a) Tính khối lượng của dung dịch H2SO4 4,9% .
b) Tính nồng độ % của các chất trong dung dịch thu được.
Hướng dẫn:
Vì số mol FeO = số mol Fe2O3 nên xem như Fe3O4.
Vậy hỗn hợp được coi như chỉ có một oxit là Fe3O4
\({n_{h.h}} = \frac{{34,8}}{{232}} = 0,15{\rm{ mol}}\)
Fe3O4 + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O
0,15 0,6 0,15 0,15 mol
Khối lượng dung dịch H2SO4 4,9% : \(\frac{{0,6 \cdot 98}}{{4,9}} \cdot 100 = 1200{\rm{ (g)}}\)
Khối lượng dung dịch thu được : 1200 + 34,8 = 1234,8 gam
( dễ dàng tìm được C% của mỗi muối trong dung dịch thu được)
Bài 2) Cho m(g) hỗn hợp FeO, Fe3O4, Fe2O3 tan vừa hết trong V (lít) dung dịch H2SO4 loãng thì thu được một dung dịch A. Chia đung dịch A làm 2 phần bằng nhau.
Phần 1: tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa nung nóng trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 8,8 gam chất rắn.
Phần 2: làm mất màu vừa đúng 100ml dung dịch KMnO4 0,1M trong môi trường H2SO4 loãng dư.
a) Viết các phương trình hóa học xảy ra.
b) Tính m, V (nếu dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,5M).
Hướng dẫn:
Xem Fe3O4 như hỗn hợp FeO và Fe2O3
Vậy hỗn hợp xem như chỉ có FeO và Fe2O3 : số mol lần lượt x,y.
Các phương trình hóa học xảy ra:
FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
x x x (mol)
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
y 3y y (mol)
Dung dịch A
Pư phần 1:
FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2 + Na2SO4
0,5x 0,5x (mol)
Fe2(SO4)3 + 6NaOH → 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4
0,5y y (mol)
2Fe(OH)2 + ½ O2 → Fe2O3 + 2H2O
0,5x 0,25x (mol)
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
y 0,5y (mol)
Ta có : 0,25x + 0,5y = \(\frac{{8,8}}{{160}} = 0,055{\rm{ (1)}}\)
Pư phần 2:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8 H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8 H2O
0,5x → 0,1x (mol)
Ta có : 0,1x = 0,01 → x = 0,1 ( mol) (2)
Thay (2) vào (1) ta được : y = 0,06 (mol)
Vậy khối lượng hỗn hợp oxit sắt : m = (0,1.72 + 0,06.160 ) = 16,8 ( gam )
Thể tích dung dịch H2SO4 0,5M : V = \(\frac{{0,1 + 0,06 \cdot 3}}{{0,5}} = 0,56{\rm{ (lit}})\)
* Có thể giải theo phương pháp bảo toàn nguyên tố Fe.
(các oxit ) = 2.0,055 = 0,11 mol
nFe (FeO) = \({n_{{\rm{FeS}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = 5 \cdot {n_{KMn{O_4}}} = 0,05{\rm{ mol}}\)
→ nFe (Fe2O3 ) = \(0,11 - 0,05{\rm{ = 0,06 mol}}\)
Vậy khối lượng hỗn hợp đầu : m = 2(0,05.72 + \(\frac{{0,06}}{2} \cdot 160\)) = 16,8 gam.
Số mol H2SO4 = 0,1 + (3.0,06) = 0,28 mol → thể tích V = 0,56 lít.
III. LUYỆN TẬP
1) Hỗn hợp A gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 ( với số mol bằng nhau). Cho m1(g) A vào ống sứ nung nóng rồi dẫn dòng khí CO đi qua ( CO pư hết ), thấy khí bay ra và trong ống còn lại 19,2 (g) rắn B (gồm Fe, FeO, Fe3O4) . Hấp thụ khí vào dung dịch Ba(OH)2 dư thì thu được m2 (g) kết tủa trắng. Hòa tan hết rắn B trong HNO3 nóng thì thấy bay ra 2,24 lít khí NO duy nhất ( đktc).
a) Viết phương trình hóa học.
b) Tính m1, m2 và số mol HNO3 đã phản ứng.
2) Đốt x (mol) Fe bởi O2 thu được 5,04 gam hỗn hợp A gồm các oxit của sắt. Hòa tan A trong HNO3 nóng dư thì thu được một dung dịch X và 0,035 mol khí Y ( gồm NO và NO2), biết = 19. Tính x.
3) Muối A là muối cacbonat của kim loại R hóa trị n ( R chiếm 48,28% theo khối lượng ). Nếu đem 58 gam A cho vào bình kín chứa sẵn lượng O2 vừa đủ rồi nung nóng. Phản ứng xong thu được 39,2 gam rắn B gồm Fe2O3 và Fe3O4.
a) Xác định CTPT của A.
b) Nếu hòa tan B vào HNO3 đặc nóng, thu được khí NO2 duy nhất. Trộn lượng NO2 này với 0,0175 mol khí O2 rồi sục vào lượng nước rất dư thì thu được 2 lít dung dịch X. Xác định nồng độ mol của các chất trong dung dịch X.
4) Hòa tan a gam một oxit sắt FexOy vào trong dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thì thu được khí SO2 duy nhất.Mặt khác, nếu khử hoàn toàn a gam oxit sắt trên bằng khí CO, hòa tan lượng sắt tạo thành trong dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư) thu được lượng SO2 gấp 9 lần lượng SO2 ở thí nghiệm trên.
a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra trong hai thí nghiệm trên.
b) Xác định định công thức hóa học của oxit sắt.
5) Hòa tan một lượng oxit sắt FexOy vào dung dịch HNO3 loãng, dư thì thu được một dung dịch A và khí NO duy nhất. Mặt khác nếu khử lượng oxit sắt trên bằng lượng CO dư rồi lấy toàn bộ kim loại sinh ra hòa tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 đặc, nóng thì thu được dung dịch B và khí NO2 duy nhất. Biết thể tích khí NO2 sinh ra gấp 9 lần thể tích khí NO sinh ra ( cùng nhiệt độ, áp suất).
a) Viết các phương trình hóa học.
b) Xác định công thức hóa học của oxit sắt.
6) Để một phoi bào sắt nặng m ( gam) ngoài không khí, sau một thời gian thu được 12 gam rắn X gồm sắt và các oxit của sắt. Cho X tác dụng hoàn toàn với dung dịch axit HNO3 thấy giải phóng ra 2,24 lít khí NO duy nhất ( đo ở đktc).
a) Viết các phương trình hoá học xảy ra.
b) Tính khối lượng m của phoi bào sắt ban đầu.
Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Một điểm lưu ý khi giải bài toán về sắt và các oxit sắt môn Hóa học 12 năm 2021. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
