Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập về sắt và hợp chất của sắt trong chương trình THPT
A. Đặt vân đề I. Lý do chọn đề tài Giúp học sinh nắm vững kiến thức hoá học, biết khai thác, vận dụng để giải quyết các vấn đề gặp phải trong thực tiễn cũng như trong khi học tập bộ môn là nhiệm vụ thường xuyên và quan trọng trong quá trình giảng dạy môn hoá ở bậc phổ thông trung học. Bên cạnh việc khắc sâu kiến thức, nó còn giúp học sinh tiếp cận với quy luật tự nhiên và thực tiễn khách quan, có cách nhìn khoa học hơn để nhận biết sự việc, hiên tượng . Nhằm mục đích này, đồng thời để giúp học sinh có thể tự nghiên cứu, tự học tập và áp dụng cho những trường hợp khác, khi giảng dạy cả ở những giờ chính khoá cũng như bồi dưỡng học sinh khá, giỏi, tôi đã tìm hiểu các dạng bài tập thường gây khó khăn cho học sinh để ngiên cứu phương pháp thể hiện một cách đơn giản và hiệu quả nhất. Trong số các nguyên tố và hợp chất được học trong chương trình THPT, Sắt và hợp chất của sắt là phần kiến thức rất phong phú, đa dạng. Bài tập về sắt là một phần quan trọng trong chương trình THPT, đặc biệt là chương trình lớp 12. Nghiên cứu kỹ bài tập về sắt có thể vận dụng hiệu quả cho bài tập về crôm do điểm tương đồng là hai kim loại có nhiều số oxi hoá. Bài tập về sắt thường xuyên gặp phải các trường hợp biến đổi giữa 3 số oxi hoá. Sự biến đổi các số oxi hóa của Sắt là dạng phản ứng mà học sinh thường rất lúng túng khi xét các trường hợp xảy ra. Vì vậy tôi đã tập trung tìm hiểu các dạng bài tập về Sắt và hợp chất, phân loại theo nhóm bài tập phổ biến thường gặp trong chương trình học cũng như trong các đề thi, hệ thống lại các dạng bài tập trên và đưa ra phương pháp giải loại bài tập này nhằm giúp học sinh dễ hiểu, giải quyết vấn đề nhanh, chính xác, đầy đủ và gọn gàng hơn. Đồng thời giúp học sinh có khả năng tư duy độc lập để vận dụng trong những trường hợp khác. II. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu. - Tìm hiểu cơ sở lí luận của đề tài. - Phân tích tính chất của sắt và các hợp chất, phân loại các bài toán trên cơ sở sự thay đổi số oxi hóa của sắt và hợp chất. - Hệ thống các dạng bài toán hoá học tương ứng với mỗi dạng phản ứng, phân tích các sai lầm có thể có của học sinh và đưa ra cách giải hợp lý, đơn giản. - Hình thành kĩ năng tư duy cho học sinh, giúp học sinh tự nghiên cứu, thao tác với dạng bài tập ứng với phản ứng khác và rút ra cách xét các trường hợp phản ứng dạng tương tự. III. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Các trường hợp phản ứng của Sắt và hợp chất, sự thay đổi số oxi hóa . - Các dạng bài toán về Sắt và hợp chất, sự thay đổi số oxihóa trong chương trình hoá học bậc THPT và thi tuyển sinh vào các trường Đại học hàng năm. - Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy học Hoá học ở trường THPT . Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 1 Fe Fe 2+ Fe 3+ IV. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyết về Sắt và hợp chất, sự thay đổi số oxi hóa - Tìm hiểu chương trình Hóa học phổ thông, các tài liệu hướng dẫn giải các bài tập Hoá học, các đề thi tuyển sinh - Hệ thống, sắp xếp các dạng bài tập theo đặc điểm chung, đưa ra cách giải chung cho từng dạng. B. Giải quyết vấn đề 1- Sự chuyển hóa các số oxi hóa của Sắt Trong chương trình hoá học bậc THPT, Sắt là nguyên tố xuất hiện nhiều nhất trong các dạng bài toán do có nhiều số oxi hóa, sự biến đổi các số oxi hóa phong phú, đa dạng khiến bài tập về Sắt và hợp chất có nhiều trường hợp phản ứng xảy ra. Sự biến đổi các số oxi hoá của Sắt tập trung theo sơ đồ chuyển hóa 1.1- Phản ứng khử hợp chất Sắt (III): 1.1.1- Đặc điểm chuyển hóa: Khi hợp chất sắt (III) tác dụng với chất khử yếu có thể tạo hợp chất sắt (II). Khi hợp chất sắt (III) tác dụng với các chất khử mạnh có thể tạo hợp chất sắt (II) hoặc tạo ra đơn chất sắt. 1.1.2- Các phản ứng thường gặp 1.1.2.1- Hợp chất sắt (III) tác dụng với chất khử yếu: - Các kim loại từ Fe đến Cu 1.1.2.2- Hợp chất sắt (III) tác dụng với các chất khử mạnh : - Phản ứng của dung dịch muối Fe 3+ với các kim loại từ Mg đến Zn. - Phản ứng khử Fe 2 O 3 bằng các chất khử như C, CO, H 2 , Al 1.2- Phản ứng oxi hóa Sắt: 1.2.1- Đặc điểm chuyển hóa: Khi sắt tác dụng với chất oxi hóa yếu tạo hợp chất sắt (II) Khi sắt tác dụng với chất oxi hóa mạnh có thể tạo hợp chất sắt (II) hoặc hợp chất sắt (III). 1.2.2- Các phản ứng thường gặp 1.2.2.1- Sắt tác dụng với chất oxi hóa yếu: Phản ứng với phi kim: lưu huỳnh, Iot Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 2 Phản ứng với dung dịch muối của các kim loại: từ sau Fe đến Cu 1.1.2.2- Sắt tác dụng với chất oxi hóa mạnh: - Phản ứng của Fe với các chất có tính oxi hoá mạnh (Các halogen từ Flo đến Brom, dung dịch HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nóng, Hg(NO 3 ) 2 , AgNO 3 ). - Phản ứng của Fe với oxi. 1.3- Phản ứng của hợp chất Sắt (II) 1.3.1- Đặc điểm chuyển hóa: Hợp chất sắt (II) có số oxi hoá trung gian nên có thể hiện tính khử khi gặp chất oxi hoá mạnh, thể hiện tính oxi hoá khi gặp chất khử mạnh. 1.3.2- Các phản ứng thường gặp 1.3.2.1- Phản ứng thể hiện tính khử của Fe 2+ với chất có tính oxi hoá mạnh: Dung dịch HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nóng, Hg(NO 3 ) 2 , AgNO 3 ; F 2 , Cl 2 , Br 2 ; (H 2 O + O 2 ) 1.3.2.2- Phản ứng thể hiện tính oxi hoá của hợp chất Fe 2+ với các chất khử mạnh: Kim loại mạnh, CO, C, H 2 , Các trường hợp phản ứng trên được sử dụng, phân loại theo nhiều cách, tuỳ thuộc nguyên tắc phân chia và mục đích vận dụng trong các dạng bài tập. Có thể phân loại theo các cách cơ bản sau: 2- Phân loại bài tập về sắt và hợp chất của sắt: 2.1- Bài toán về phản ứng của Fe với dung dịch các chất có tính oxi hoá mạnh (HNO 3 , H 2 SO 4 đặc nóng, AgNO 3 ). 2.2- Bài toán về phản ứng của dung dịch muối Fe 3+ với các kim loại từ Mg đến Zn. 2.3- Bài toán về hỗn hợp của sắt và các oxit 2.4- Bài toán xác định công thức của oxit. 3- Các phương pháp thường được áp dụng trong bài toán về sắt và hợp chất của sắt: 3.1- Phương pháp bảo toàn khối lượng các chất 3.2- Phương pháp bảo toàn electron. 3.3- Phương pháp bảo toàn số mol nguyên tử các nguyên tố 3.4- Phương pháp bán phản ứng (phương trình ion-electron. 3.5- Phương pháp tăng giảm khối lượng 4- Phân tích đặc điểm một số phản ứng thường gặp 4.1- Phản ứng của Fe với dung dịch các axit có tính oxi hoá mạnh. Thí nghiệm 1: Cho bột sắt tác dụng với dung dịch HNO 3 loãng. Phản ứng, hiện tượng: Khi cho từ từ bột sắt vào dung dịch HNO 3 đầu tiên có khí thoát ra do: Fe + 4HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O Khi HNO 3 hết, dung dịch thu được vẫn hoà tan thêm một lượng bột sắt do: Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 3 Fe + 2Fe(NO 3 ) 3 → 3Fe(NO 3 ) 2 Phản ứng của Fe với H 2 SO 4 đặc nóng được xét tương tự như trên. Thí nghiệm 2: Cho bột sắt tác dụng với dung dịch AgNO 3 . Phản ứng, hiện tượng: Khi cho bột sắt vào dung dịch AgNO 3 có kết tủa thoát ra: Fe + 2AgNO 3 → Fe(NO 3 ) 2 + 2Ag khi Fe hết khối lượng kết tủa vẫn tiếp tục tăng, do: AgNO 3 + Fe(NO 3 ) 2 → Fe(NO 3 ) 3 + Ag Đặc điểm bài toán: Khi sắt tác dụng với dung dịch chất có tính oxi hoá mạnh, sản phẩm thu được có thể gồm hợp chất sắt (II), hợp chất sắt (III). 4.2- Phản ứng của dung dịch muối Fe 3+ với kim loại. 4.2.1- Phản ứng của dung dịch muối Fe 3+ với các kim loại từ Mg đến Zn. Thí nghiệm: Cho bột Mg tác dụng với dung dịch Fe(NO 3 ) 3 . Phản ứng, hiện tượng: Khi cho từ từ bột kim loại (từ Mg đến Zn) dung dịch muối Fe 3+ , đầu tiên không có chất rắn thoát ra do: Mg + 2Fe 3+ → Mg 2+ + 2Fe 2+ Sau khi Fe 3+ phản ứng hết, tiếp tục thêm bột Mg sẽ tạo ra chất rắn mới do: Mg + Fe 2+ → Mg 2+ + Fe Đặc điểm: Các kim loại không tác dụng với H 2 O, mạnh hơn Fe trong dãy điện hoá đều có thể tham gia phản ứng với dung dịch muối Fe 3+ như trên. Khi các kim loại không tác dụng với H 2 O, mạnh hơn Fe trong dãy điện hoá phản ứng với dung dịch muối Fe 3+ có thể có chất rắn thu được hoặc chỉ có phản ứng hòa tan chất rắn. 4.2.2- Phản ứng của dung dịch muối Fe 3+ với các kim loại từ Fe đến Cu. Phản ứng, hiện tượng: Khi cho bột kim loại (từ Fe đến Cu) dung dịch muối Fe 3+ , không có chất rắn thoát ra do: Cu + 2Fe 3+ → Cu 2+ + 2Fe 2+ Đặc điểm: Các kim loại yếu hơn Fe trong dãy điện hoá vẫn có thể tham gia phản ứng với dung dịch muối Fe 3+ như trên. Khi các kim loại yếu hơn Fe trong dãy điện hoá phản ứng với dung dịch muối Fe 3+ chỉ có phản ứng hòa tan chất rắn. 4.3- Phản ứng của Fe với O 2 . Phản ứng: 2Fe + O 2 → 2FeO 3Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4 2Fe + 3O 2 → 2Fe 2 O 3 Đặc điểm: Khi cho Fe tác dụng với O 2 , hỗn hợp thu được có thể gồm 4 chất. Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 4 4.4- Phản ứng của Fe 2 O 3 với chất khử (CO). Phản ứng: 3Fe 2 O 3 + CO → 2Fe 3 O 4 + CO 2 Fe 3 O 4 + CO → 3FeO + CO 2 FeO + CO → Fe + CO 2 Đặc điểm: Khi cho Fe 2 O 3 tác dụng với chất khử, hỗn hợp thu được có thể gồm 4 chất. 4.5- Phản ứng của hỗn hợp sắt và các oxit với dung dịch axit. Phản ứng: Cho hỗn hợp X gồm sắt và 3 oxit của sắt tác dụng với dung dịch HCl. Fe 2 O 3 + 6HCl → 2FeCl 3 + 3H 2 O Fe 3 O 4 + 8HCl → 2FeCl 3 + FeCl 2 + 4H 2 O FeO + 2HCl → FeCl 2 + H 2 O Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 Fe + 2FeCl 3 → 3FeCl 2 Đặc điểm: - Thứ tự ưu tiên các phản ứng: axit hòa tan các oxit, chất phản ứng cuối cùng là Fe. Nếu có chất rắn còn dư sẽ là sắt, có thể có các oxit. - Nếu có chất rắn dư, chắc chắn sẽ có phản ứng của Fe với Fe 3+ . - Nếu chất rắn tan hết, tùy yêu cầu của đề: Nếu đề cho tính ôxi hóa của Fe 3+ mạnh hơn của H + hoặc tính khử của hydro mới sinh mạnh hơn của Fe 2+ thì có phản ứng của Fe với Fe 3+ . 4.6- Phản ứng của hợp chất sắt (II) - Khác với nhiều hợp chất khác của kim loại chỉ có tính ôxi hóa, hợp chất sắt (II) thể hiện cả tính ôxi hóa và tính khử tùy chất phản ứng. 4.6.1- Tính ôxi hóa - Nếu gặp chất khử mạnh, hợp chất sắt (II) thể hiện tính ôxi hóa: FeO + CO → Fe + CO 2 Mg + Fe 2+ → Mg 2+ + Fe 4.6.2- Tính khử - Nếu gặp chất ôxi hóa mạnh, hợp chất sắt (II) thể hiện tính khử: AgNO 3 + Fe(NO 3 ) 2 → Fe(NO 3 ) 3 + Ag 3FeO + 10HNO 3 → 3Fe(NO 3 ) 3 + NO + 5H 2 O 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O → 4Fe(OH) 3 5- Các bài tập áp dụng 5.1- Bài toán phản ứng của sắt với dung dịch các chất oxi hoá mạnh Ví dụ 1: Một dung dịch chứa b mol H 2 SO 4 hoà tan hết a mol Fe thu được khí A và 42,8 gam muối khan. Nung lượng muối khan ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí đến khối lượng không đổi được hỗn hợp khí B. Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 5 1- Tính giá trị của a, b (biết = b a 6 5,2 ). 2- Tính d A/B . Bài giải: Khi Fe phản ứng với H 2 SO 4 thu được khí A , A có thể là H 2 hoặc SO 2 . Nếu A là H 2 , phản ứng tạo FeSO 4 : Fe + H 2 SO 4 → FeSO 4 + H 2 (*). a b Theo phản ứng (*): 1 1 42 == a a n n SOH Fe ; Theo đề: 6 5,2 42 == b a n n SOH Fe Không phù hợp Nếu A là SO 2 , phản ứng tạo Fe 2 (SO 4 ) 3 : 2Fe + 6H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O (**) a 3a Theo phản ứng (**): 3 1 3 42 == a a n n SOH Fe Theo đề: 6 5,2 42 == b a n n SOH Fe Không phù hợp Vậy, trường hợp xảy ra là Fe tác dụng với H 2 SO 4 tạo Fe 2 (SO 4 ) 3 và SO 2 , còn dư Fe tác dụng với Fe 2 (SO 4 ) 3 . 2Fe + 6H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O Fe + Fe 2 (SO 4 ) 3 → 3FeSO 4 Fe + 2H 2 SO 4 → FeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O Có thể coi như một phần Fe tác dụng tạo thành x mol Fe 2 (SO 4 ) 3 : 2Fe + 6H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O (1). 2x 6x x Một phần Fe tác dụng tạo thành y mol FeSO 4 : Fe + 2H 2 SO 4 → FeSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (2) y 2y y Số mol Fe phản ứng là: 2x + y = a Số mol H 2 SO 4 phản ứng là: 6x + 2y = b Kết hợp ta được hệ : = =+ =+ 6 5,2 26 2 b a byx ayx Giải hệ ta được: x = 0,2a ; y = 0,6a Theo đề tổng khối lượng muối thu được nặng 42,8 gam 400x + 152y = 42,8 Thay giá trị của x và y theo a vào ta được a = 0,25; b = 0,6. Muối gồm 0,05 mol Fe 2 (SO 4 ) 3 và 0,15 mol FeSO 4 . khi nung trong không khí: 2Fe 2 (SO 4 ) 3 → 2Fe 2 O 3 + 6SO 2 + 3O 2 (3) 0,05 0,15 0,075 4FeSO 4 → 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2 (4) 0,15 0,15 0,0375 Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 6 Khí B gồm 0,3 mol SO 2 và 0,1125 mol O 2 . 91,1 29).1125,03,0( 32.1125,064.3,0 = + + = KK B d Ví dụ 2. Cho hỗn hợp bột gồm 2,7 gam Al và 5,6 gam Fe vào 550 ml dung dịch AgNO 3 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn. Tính giá trị của m là (biết thứ tự trong dãy thế điện hoá: Fe 3+ /Fe 2+ đứng trước Ag + /Ag) Bài giải: Ta có: n Al = 2,7:27 = 0,1 mol; n Fe = 5,6:56 = 0,1 mol; 3 AgNO n = 0,55 mol Al + 3AgNO 3 → Al(NO 3 ) 3 + 3Ag 0,1 0,3 0,3 Fe + 2AgNO 3 → Fe(NO 3 ) 2 + 2Ag 0,1 0,2 0,2 Fe(NO 3 ) 2 + AgNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + Ag 0,05 0,05 Chất rắn thu được là Ag. ⇒ m = 108.(0,2 + 0,3 + 0,05) = 59,4g Nhận xét: Do sắt có khả năng thể hiện số ôxi hóa +2 hoặc +3, nên dạng bài tập phản ứng của Fe với các chất oxi hóa mạnh khá phức tạp. Với dạng bài tập này, cần chú ý khả năng phản ứng tạo sắt (II) hay sắt (III). 5.2- Bài toán phản ứng của kim loại với dung dịch muối của Fe 3+ . Phân tích trường hợp: cho hỗn hợp X gồm Zn và Al tác dụng với dung dịch Y chứa FeCl 3 . Xác định các phản ứng có thể xảy ra. Lưu ý: Ta có thể có các trường hợp - Chỉ có Al tác dụng với FeCl 3 , có 1 bước phản ứng, tạo Fe 2+ . - Chỉ có Al tác dụng với FeCl 3 , có 2 bước phản ứng, tạo Fe 2+ và Fe. - Có Al và Zn tác dụng với FeCl 3 , có 1 bước phản ứng, tạo Fe 2+ . - Có Al và Zn tác dụng với FeCl 3 , có 2 bước phản ứng, tạo Fe 2+ và Fe, trong đó lại có thể có các trường hợp nhỏ: + Chỉ có Al tác dụng với FeCl 3 , tạo Fe 2+ . + Có Al và Zn tác dụng với FeCl 3 , tạo Fe 2+ . Ví dụ 1: Cho 18,5 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe 3 O 4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO 3 loãng, đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lít khí NO duy nhất ở điều kiện tiêu chuẩn, dung dịch Y và còn lại 1,46 gam kim loại. 1. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. 2. Tính nồng độ mol/l của dung dịch HNO 3 . 3. Tính khối lượng muối trong dung dịch Y. Bài giải: Gọi x là số mol Fe tác dụng với dung dịch HNO 3 , y là số mol Fe 2 O 3 . (x, y > 0) Fe + 4HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O x x x Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 7 3Fe 3 O 4 + 28HNO 3 → 9Fe(NO 3 ) 3 + NO + 14H 2 O y 3 28y 3y 3 y 2Fe + Fe(NO 3 ) 3 → 3Fe(NO 3 ) 2 2 3yx + (x + 3y) Theo đề: 1,0 4,22 24,2 == NO n ⇒ x + 3 y = 0,1 (*) Số mol sắt đã phản ứng là: (x + 2 3yx + ); lượng sắt còn dư là 1,46 gam. ⇒ 56(x + 2 3yx + ) + 232y = 18,5 – 1,46 = 17,04. (**) Kết hợp 2 phương trình (*) và (**), giải hệ ta được x = 0,09 ; y = 0,03. Từ kết quả trên ta tính được: )( 3 HNOM C = 3,2M ; 23 )(NOFe m = 48,6 gam. Ví dụ 2: Cho 7,7 gam hỗn hợp X gồm Mg và Zn tác dụng với dung dịch HCl dư thu được 3,36 lít khí (đo ở điều kiện tiêu chuẩn). Cho 7,7 gam X tác dụng với 500 ml dung dịch FeCl 3 0,4M thu được chất rắn Y. Tính khối lượng Y. Bài giải: Gọi số mol của Mg và Zn tương ứng trong 7,7 gam X là x, y. (x, y > 0). Theo đề: 24x + 65y = 7,7. (*) Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2 (1) x x Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 (1) y y Theo đề: số mol H 2 = 0,15 ⇒ x + y = 0,15 (**) Kết hợp (*) và (**) ta có hệ : =+ =+ 15,0 7,76524 yx yx Giải hệ ta có: x = 0,05; y= 0,1. Khi cho X tác dụng với dung dịch FeCl 3 : 2,04,0.5,0 3 == FeCl n Mg + 2FeCl 3 → MgCl 2 + 2FeCl 2 (3) 0,05 0,1 0,1 Zn + 2FeCl 3 → ZnCl 2 + 2FeCl 2 (4) 0,05 0,1 0,1 Sau khi FeCl 3 phản ứng hết, còn 0,05 mol Zn tác dụng với FeCl 2 . Zn + FeCl 2 → ZnCl 2 + Fe (5) 0,05 0,05 0,05 Chất rắn Y chỉ gồm 0,05 mol Fe. m Y = 0,05. 56 = 2,8 gam. Ví dụ 3. Tính thể tích dung dịch HNO 3 1M (loãng) ít nhất cần dùng để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,15 mol Fe và 0,15 mol Cu là (biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO) Bài giải Ta có: Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 8 Fe + 4HNO 3 → Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O 0,15 0,6 0,15 Để V ddHNO3 nhỏ nhất thì 1 phần Cu sẽ phản ứng với Fe(NO 3 ) 3 3Cu + 8HNO 3 → 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 0,075 0,2 Cu + 2Fe(NO 3 ) 3 → 2Fe(NO 3 ) 2 + Cu(NO 3 ) 2 0,075 0,15 ⇒ 3 HNO n = 0,6 + 0,2 = 0,8 (mol) ⇒ 3 HNO V = 0,8 : 1 = 0,8(l) Nhận xét: Thường bài toán kim loại tác dụng với dung dich muối sắt (III) thường đi cùng với sắt tác dụng với dung dịch chất có tính oxi hóa mạnh do bản thân Fe 3+ là chất oxi hóa mạnh. Với dạng bài tập này, cần chú ý khả năng phản ứng tạo sắt (II) hay sắt đơn chất tùy thuộc tỉ lệ mol giữa các chất được lấy. 5.3- Bài toán xác định ôxit của sắt 5.3.1- Nguyên tắc: Xác định công thức Fe x O y : - Nếu y x =1 Fe x O y là: FeO - Nếu y x = 3 2 Fe x O y là: Fe 2 O 3 - Nếu y x = 4 3 Fe x O y là: Fe 3 O 4 - Nếu oxit sắt (Fe x O y ) tác dụng với H 2 SO 4 đặc, HNO 3 đặc không giải phóng khí đó là Fe 2 O 3 . 5.3.2- Bài toán minh họa: Ví dụ 1. Đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam Fe trong khí O 2 cần vừa đủ 4,48 lít O 2 (điều kiện tiêu chuẩn) tạo thành một ôxit sắt. Xác định công thức phân tử của oxit đó. Bài giải: Ta có: n Fe = 16,8 : 56 = 0,3 mol; 2 O n = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol Gọi oxit sắt cần tìm là Fe x O y 2xFe + yO 2 → 2Fe x O y 0,3 0,2 ⇒ 2x y = 0,3 0,2 = 3 2 ⇒ x y = 3 4 ⇒ CT cần tìm là: Fe 3 O 4 Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn y gam một oxit sắt bằng H 2 SO 4 đặc nóng thấy thoát ra khí SO 2 duy nhất. Trong thí nghiệm khác, sau khi khử hoàn toàn cũng y gam oxit đó bằng CO ở nhiệt độ cao rồi hòa tan lượng sắt tạo thành bằng H 2 SO 4 đặc nóng thì thu được lượng khí SO 2 nhiều gấp 9 lần lượng khí SO 2 ở thí nghiệm trên. Xác định công thức của oxit sắt. Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 9 Bài giải. 2Fe m O n + (6m-2n) H 2 SO 4 → mFe 2 (SO 4 ) 3 + (6m-2n)H 2 O+ (3m-2n)SO 2 56 16 y m n+ (3 2 ) 2(56 16 ) y m n m n − + n Fe = 56 16 my m n+ Số mol sắt được bảo toàn trong phản ứng khử nên ta có: 2Fe + 6H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 + 6H 2 O + 3SO 2 3 2(56 16 ) my m n+ Theo đề bài ta có: 3 2(56 16 ) my m n+ = 9 (3 2 ) 2(56 16 ) y m n m n − + ⇒ m = 3(3m-2n) ⇒ m n = 6 8 = 3 4 ⇒ Công thức oxit sắt là Fe 3 O 4 Nhận xét: Ôxit của sắt có thể là 1 trong 3 trường trường hợp, hóa trị của sắt trong oxit có thể không phải số nguyên Khi xác định oxit của sắt cần xét tỉ lệ mol giữa sắt và oxi, chọn tỷ lệ thích hợp với ôxit đề cho Với bài toán xác định oxit của sắt, thường gặp phản ứng thể hiện tính khử của oxit khi tác dụng với chất ôxi hóa mạnh, khi ấy phải viết dưới dạng công thức tổng quát của oxit. 5.4- Bài toán về hỗn hợp sắt và các oxit của sắt 5.4.1- Đặc điểm bài toán: Thường các bài toán về hỗn hợp sắt và các oxit của sắt với yêu cầu tổng quát, các yêu cầu của đề thường không đòi hỏi tính thành phần của các chất trong hỗn hợp mà tính khối lượng hỗn hợp, khối lượng sắt, số mol chất oxi hóa, số mol sản phẩm khử khi hỗn hợp phản ứng. 5.4.2- Phương pháp thường dùng + Phương pháp bảo toàn electron. + Phương pháp bảo toàn số mol nguyên tử các nguyên tố. + Phương pháp bán phản ứng (phương trình ion-electron). + Phương pháp quy đổi. 5.4.3- Các dạng bài toán 5.4.3.1- Bài toán phản ứng của Fe với O 2 . * Ví dụ sử dụng phương pháp bảo toàn electron: Ví dụ 1. Đốt cháy x mol Fe bởi oxi thu được 5,04 gam hỗn hợp (A) gồm các oxit sắt. Hòa tan hoàn toàn (A) trong dung dịch HNO 3 thu được 0,035 mol hỗn hợp (Y) gồm NO và NO 2 . Tỷ khối hơi của Y đối với H 2 là 19. Tính x. Bài giải Gọi z, t lần lượt là số mol NO và NO 2 . Theo đề ta có hệ phương trình: Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 10 56 16 my m n+ [...]... về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 19 MỤC LỤC A MỞ ĐẦU 1 I Lý do chọn đề tài 1 III- Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 1 IV- Nhiệm vụ nghiên cứu 2 B NỘI DUNG 2 1- Sự chuyển hóa các số ôxi hóa của Sắt 2 2- Phân loại bài tập về sắt và hợp chất của sắt 3 3- Các phương pháp thường được áp dụng trong bài toán về sắt và hợp chất của sắt 3 4- Phân tích đặc điểm một số phản ứng thường gặp 3 5- Các bài tập áp dụng... hợp chất của sắt Trong phạm vi của bài viết này khó có thể tổng hợp hết các cách khai thác đó Trên đây, tôi chỉ nêu lên một số cách xem xét và phân tích bài tập về sắt và các hợp chất trên cơ sở khả năng chuyển hóa các số oxi hóa của sắt trong các dạng bài toán thường gặp đối với học sinh bậc học Trung học Phổ thông Trên cơ sở phân tích, hệ thống các dạng bài tập về sắt, các hợp chất của sắt và. .. tiên của các chất Trường hợp hỗn hợp phản ứng gồm nhiều chất, nhiều ion có khả năng tham gia, học sinh thường không chú ý đến khả năng có nhiều trường hợp xảy ra tùy thuộc theo khả năng phản ứng (thứ tự ưu tiên), tỉ lệ mol các chất phản ứng, khả năng chất dư tác dụng với sản phẩm … Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 17 C KẾT LUẬN Có nhiều cách khai thác khác nhau đối với bài tập về sắt và các hợp. .. mol FeBr3 và 0,0375 mol Br2 Nồng độ các chất trong A là: C FeCl3 = 0,075 = 0,15 (M); 0,5 C FeBr3 = 0,075 0,0375 = 0,15 (M); C Br23 = = 0,075 (M) 0,5 0,5 Nhận xét: Hợp chất sắt (II) thể hiện tính chất tùy thuộc khả năng thể hiện tính khử, tinh oxi hóa của các chất cùng phản ứng và độ mạnh yếu của chúng Trong các phản ứng của hỗn hợp các chất và hợp chất sắt (II) cần lưu ý đến khả năng phản ứng và thứ tự... được sử dụng linh hoạt Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 14 5.5- Bài toán về phản ứng của hợp chất sắt (II) Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm: M, MO, MCO3 Lấy 61,6 gam A hòa tan trong 1 lít dung dịch HCl 3M thu được dung dịch B và 11,2 lít (ở điều kiện tiêu chuẩn) hỗn hợp khí D Cho D vào dung dịch Ca(OH) 2 thu được 10 gam kết tủa, tách kết tủa khỏi dung dịch rồi them dung dịch NaOH dư vào phần nước lọc thu... pháp quy đổi - Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X - từ ba chất trở lên) thành hỗn hợp hai chất hay một chất ta phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng hỗn hợp - Có thể quy đổi hỗn hợp X về bất kì cặp chất nào thậm chí có thể quy đổi về một chất Tuy nhiên nên chọn cặp chất nào có phản ứng oxi hoá khử là ít nhất để đơn giản trong tính toán - Trong quá trình tính toán theo phương pháp... Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe2O3 Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan x trong HNO3 đề tính tổng số mol Fe Theo đề ra ta có: nNO = 0,195mol Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1) Quá trình nhường và nhận e: Quá trình ôxi hóa: Fe – 3e → Fe3+ x 3x Các quá trình khử: O + 2e → O2y 2y y +5 N + 1e → N+4 0,195 0,195 2 Bài tập về Sắt và hợp chất. .. hơn Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- PHƯƠNG PHÁP TRẢ LỜI CÂU HỎI LÝ THUYẾT VÀ GIẢI BÀI TẬP TRONG BỘ ĐỀ THI TUYỂN SINH (PGS Đào Hữu Vinh NXB GD - 1996) 2- CƠ SỞ LÝ THUYẾT HOÁ HỌC BẬC PHỔ THÔNG TRUNG HỌC (PGS Đào Hữu Vinh NXB GD - 1998) 3- PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN HOÁ HỌC Ở PTTH (Vũ Ngọc Ban NXB GD -1994) 4- 121 BÀI TẬP HOÁ HỌC (PGS Đào Hữu Vinh NXB GD - 1997) 5- 500 BÀI... Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Trang 12 0,448 Theo đề n NO = 22,4 = 0,02 +CO → hỗn hợp X + HNO3 → Fe3+ Quá trình phản ứng: A Giai đoạn 1: Từ A (là Fe2O3 sắt có số oxi hoá +3) bị khử thành hỗn hợp X (4 chất rắn) Số mol e mà Fe+3 nhận là a (mol) Giai đoạn 2: Từ hỗn hợp X (gồm 4 chất rắn) bị oxi hoá trở lại thành Fe3+: Số mol e mà X nhường là b (mol) Do từ A (sắt. .. thu được chất rắn A và dung dịch B Tính khối lượng A và nồng độ các chất trong B Bài giải: Số mol FeCl2 là 0,5.0,5 = 0,25 (mol) Số mol AgNO3 là: 0,5.1,2 = 0,6 mol Phản ứng xảy ra: FeCl2 + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2AgCl 0,25 0,5 0,25 0,5 Sau phản ứng, còn 0,1 mol AgNO3, tiếp tục tác dụng với Fe(NO3)2: Bài tập về Sắt và hợp chất của Sắt Trang 16 Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag 0,1 0,1 0,1 0,1 Chất rắn . dạy, các em đã vận dụng linh hoa t và giải các ba i toán nhanh, chính xác, đặc biệt là khi gặp các ba i tập trắc nghiệm. Trong các kỳ thi tuyển sinh vào đại học và. HOÁ HỌC Ở PTTH (Vũ Ngọc Ban NXB GD -1994) 4- 121 BÀI TẬP HOÁ HỌC (PGS Đào Hữu Vinh NXB GD - 1997) 5- 500 BÀI TẬP HOÁ HỌC (PGS Đào Hữu Vinh NXB GD -1997) 6- BỘ ĐỀ THI TUYỂN SINH MÔN HOÁ HỌC . -1995) 7- TUYỂN TẬP CÁC ĐỀ THI TUYỂN SINH VÀO CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÀ CAO ĐẲNG HÀNG NĂM 8- TÍNH CHẤT LÝ HOÁ HỌC CÁC CHẤT VÔ CƠ (R.A.LIĐIN, V.A.MOLOSCO, L.L.ANĐREEVA NXB KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 2001)