Giải bài tập SBT Hóa 12 Bài 31: Sắt

Fe có số hiệu nguyên tử là 26. Ion Fe³⁺ có cấu hình electron là

A. [Ar]3d⁶4s².                 B. [Ar]3d⁶.

C. [Ar]3d³4s²                  D. [Ar]3d⁵.

Phương pháp giải

- Viết cấu hình electron của Fe

- Từ đó suy ra cấu hình electron của Fe³⁺

Hướng dẫn giải

Fe (z = 26): [Ar]3d⁶4s²

→ Fe³⁺: [Ar]3d⁵

→ Chọn D.

Fe có thể tác dụng hết với dung dịch chất nào sau đây ?

A. AlCl₃.                    B. FeCl₃.

C. FeCl₂.                   D. MgCl₂.

Phương pháp giải

Áp dụng tính chất của Fe để xác định Fe có thể tác dụng hết với dung dịch chất nào trong số các chất đã cho.

Hướng dẫn giải

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

→ Chọn B.

Cho 1,4 g kim loại X tác dụng với dung dịch HCl thu được dung dịch muối trong đó kim loại có số oxi hoá +2 và 0,56 lít H₂ (đktc). Kim loại X là

A. Mg.                                   B. Zn.

C. Fe.                                    D. Ni.

Phương pháp giải

- Viết phương trình phản ứng

- Tính số mol của kim loại X theo H₂

- Suy ra nguyên tử khối của X và kết luận.

Hướng dẫn giải

X + 2HCl → XCl₂ + H₂

\({n_{{H_2}}} = \frac{{0,56}}{{22,4}} = 0,025mol\)

\({n_X} = {n_{{H_2}}} = 0,025mol\)

\({M_X} = \frac{4}{{0,025}} = 56\)

→ X là Fe

→ Chọn C.

Cho m gam Fe tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng, dư thu được 0,448 lít khí NO duy nhất (đktc). Giá trị của m là

A. 11,2.                              B. 1,12.

C. 0,56.                              D. 5,60.

Phương pháp giải

- Áp dụng bảo toàn electron tìm số mol của Fe

- Tính khối lượng của Fe

Hướng dẫn giải

Fe → Fe³⁺                  N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Áp dụng bảo toàn electron: 3.n_Fe = 3n_NO

→ n_Fe = n_NO = 0,02 mol

→ m = 0,02.56 = 1,12 gam

→ Chọn B.

Cho 8 g hỗn hợp bột kim loại Mg và Fe tác dụng hết với dung dịch HCl thấy thoát ra 5,6 lít H₂ (đktc). Khối lượng muối tạo ra trong dung dịch là

A. 22,25 g.                       B. 22,75 g.

C. 24,45 g.                       D. 25,75 g.

Phương pháp giải

- Ta thấy số mol nguyên tử H trong H₂ = số mol Cl^- tạo muối

- Áp dụng bảo toàn khối lượng: m_muối = m_KL + m_{gốc axit}

Hướng dẫn giải

n_H2 =5,6/22,4 = 0,25 (mol) ⇒n_H = 0,5 mol

Khi có 0,5 mol nguyên tử H thoát ra thì cũng có 0,5 mol ion Cl^- tạo muối.

m_muối = m_{kim loại} + m_{gốc axit}

m_muối = 8 + 35,5. 0,5 = 25,75 (g)

→ Chọn D.

Cho m gam hỗn hợp Al và Fe phản ứng hoàn toàn với dung dịch HNO₃ loãng thu được 2,24 lít NO duy nhất (đktc). Mặt khác cho m gam hỗn hợp này phản ứng với dung dịch HCl thu được 2,80 lít H₂ (đktc). Giá trị của m là

A. 8,30.                         B. 4,15.                  

C. 4,50.                         D. 6,95.

Phương pháp giải

- Bước 1: Gọi số mol Al và Fe lần lượt là x và y mol

- Bước 2: Lập phương trình số mol NO

Lập phương trình số mol H₂

- Bước 3: Giải hệ phương trình, tìm được số mol Al và Fe

Từ đó tính được khối lượng hỗn hợp kim loại

Hướng dẫn giải

\(\overline M  + 4HN{O_3} \to \overline M {(N{O_3})_3} + NO + 2{H_2}O\)

\(\begin{gathered}
  2Al + 6HCl \to 2AlC{l_3} + 3{H_2} \hfill \\
  x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\frac{{3x}}{2} \hfill \\ 
\end{gathered} \)

\(\begin{gathered}
  Fe + HCl \to FeC{l_2} + {H_2} \hfill \\
  y\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,y \hfill \\ 
\end{gathered} \)

\(\begin{gathered}
  x + y = 0,1(1) \hfill \\
  \frac{{3x}}{2} + y = 0,25(2) \hfill \\ 
\end{gathered} \)

Từ (1) và (2) ⟹ y = 0,05; x = 0,05

m = 27. 0,05 + 56. 0,05 = 4,15 (g)

→ Chọn B.

Phát biểu nào dưới đây không đúng ?

A. Fe là kim loại chuyển tiếp, thuộc chu kì 4, nhóm VIIIB, ô số 26 trong bảng tuần hoàn.

B. Fe là nguyên tố d, cấu hình electron là [Ar]3d⁶4s².

C. Khi tạo ra các ion sắt, nguyên tử Fe nhường electron ở phân lớp 3d trước phân lớp 4s.

D. Tương tự nguyên tố Cr, nguyên tử Fe khi tham gia phản ứng không chỉ nhường electron ở phân lớp 4s mà còn có thể nhường thêm electron ở phân lớp 3d.

Phương pháp giải

Dựa vào lí thuyết về sắt và một số kim loại quan trọng để lựa chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Nguyên tắc khi tạo ra các ion dương là các nguyên tử nhường electron từ lớp ngoài cùng.

Vậy khi tạo ra các ion sắt, nguyên tử sắt nhường electron ở phân lớp 4s trước 3d

→ Chọn C.

Cấu hình electron nào dưới đây viết đúng ?

A.₂₆Fe : [Ar]4s²3d⁶.   

B. ₂₆Fe²⁺ : [Ar]4s²3d⁴

C. ₂₆Fe²⁺ : [Ar]3d⁴4s².

D.₂₆Fe³⁺ : [Ar]3d⁵.

Phương pháp giải

Dựa vào lí thuyết về sắt và một số kim loại quan trọng để xác định cấu hình electron của Fe và các ion của Fe.

Hướng dẫn giải

Đáp án A và B sai thứ tự phân lớp 4s và 3d

Đáp án C sai do nguyên tử sắt nhường electron ở phân lớp 4s trước 3d

→ Chọn D.

Nhận định nào dưới đây không đúng ?

A. Fe dễ nhường 2 electron ở phân lớp 4s trở thành ion Fe²⁺ và có thể nhường thêm 1 electron ở phân lớp 3d để trở thành ion Fe³⁺

B. Fe là kim loại có tính khử trung bình : Fe có thể bị oxi hoá thành Fe²⁺ hoặc Fe³⁺.

C. Khi tạo ra các ion Fe, nguyên tử Fe nhường electron ở phân lớp 4s trước phân lớp 3d.

D. Fe là kim loại có tính khử mạnh : Fe có thể bị oxi hoá thành Fe²⁺ hoặc Fe³⁺

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần ghi nhớ: Fe là kim loại có tính khử trung bình: Fe có thể bị oxi hóa thành Fe²⁺ hoặc Fe³⁺

Hướng dẫn giải

Fe là kim loại có tính khử trung bình: Fe có thể bị oxi hóa thành Fe²⁺ hoặc Fe³⁺

→ Chọn D.

Tính chất đặc biệt của Fe là:

 A. nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.

B. dẫn điện yà dẫn nhiệt tốt.

C. kim loại nặng, dẻo, dễ rèn.

D. tính nhiễm từ

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần ghi nhớ: Tính chất đặc biệt của Fe là tính nhiễm từ.

Hướng dẫn giải

Tính chất đặc biệt của Fe là tính nhiễm từ.

→ Chọn D.

Phương trình hoá học nào dưới đây viết sai?

\(A.3Fe + 2{O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}F{e_3}{O_4}\)

\(B.2Fe + 3C{l_2} \to 2FeC{l_3}\)

\(C.Fe + 2S\xrightarrow{{{t^o}}}Fe{S_2}\)

\(D.3Fe + 4{H_2}O\xrightarrow{{{t^o}}}F{e_3}{O_4} + 4{H_2}\)

Phương pháp giải

Cần nắm rõ tính chất hóa học của Fe để xác định phương trình hóa học viết sai.

Hướng dẫn giải

Fe + S \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) FeS

→ Chọn C.

Nhận định nào dưới đây không đúng ?

A. Fe khử dễ dàng H⁺ trong dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng thành H₂, Fe bị oxi hoá thành Fe²⁺.

B. Fe bị oxi hoá bởi HNO₃, H₂S0₄ đặc nóng thành Fe³⁺.

C.  Fe không tác dụng với HNO3 và H₂S0₄ đặc, nguội

D. Fe khử được những ion kim loại đứng trước nó trong dãy điện hoá.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần ghi nhớ: Fe oxi hóa được những ion kim loại đứng trước nó trong dãy điện hóa.

Hướng dẫn giải

Fe oxi hóa được những ion kim loại đứng trước nó trong dãy điện hóa.

→ Chọn D.

Fe tác dụng được với dung dịch muối FeCl₃ theo phản ứng : Fe + 2FeCl₃→ 3FeCl₂ là do:

A. mọi kim loại đều có thể tác dụng với dung dịch muối của nó.

B. Fe có thể khử ion Fe³⁺ xuống ion Fe²⁺.

C. Ion Fe²⁺ có tính oxi hoá mạnh hơn ion Fe³⁺.

D. Ion Fe²⁺ có tính khử mạnh hơn Fe.

Phương pháp giải

Ở phản ứng trên: Fe tác dụng được với dung dịch muối FeCl₃ do Fe có thể khử ion Fe³⁺ xuống ion Fe²⁺

Hướng dẫn giải

Fe tác dụng được với dung dịch muối FeCl₃ do Fe có thể khử ion Fe³⁺ xuống ion Fe²⁺

→ Chọn B.

Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X gồm Fe và Mg bằng một lượng vừa đủ dung dịch HCl 20% thu được dung dịch Y. Nồng độ của FeCl₂ trong dung dịch Y là 15,76%. Nồng độ phần trăm của MgCl₂ trong dung dịch Y là

A. 24,24%          B. 28,21%

C. 15,76%          D. 11,79%

Phương pháp giải

• Bước 1: Đặt số mol của Fe và Mg lần lượt là x và y, suy ra số mol HCl phản ứng
• Bước 2: Tính khối lượng dung dịch sau phản ứng theo x, y
• Bước 3: Lập biểu thức tính nồng độ phần trăm của FeCl₂, từ đó suy ra mối quan hệ của x và y
• Bước 4: Tính nồng độ phần trăm của MgCl₂

Hướng dẫn giải

Đặt số mol Fe và Mg lần lượt là x, y ⟹ số mol HCl phản ứng là 2(x + y).

Khối lượng dung dịch sau phản ứng gồm: m_KL + m_{dung dịch HCl} – m_H2.

\({m_{{\text{dd}}}} = 56x + 24y + 73(x + y).\frac{{100}}{{20}} - 2(x + y) = 419x + 387y\)

\(C{\% _{FeC{l_2}}} = \frac{{127x}}{{419x + 387y}}.100\%  = 15,76\% \)

\( \Leftrightarrow x \approx y\)

\(C{\% _{MgC{l_2}}} = \frac{{95x}}{{419x + 387x}}.100\%  = 11,79\% \)

Chọn D.

Cho các chất sau : (1) Cl₂, (2) I₂, (3) HNO₃, (4) H₂SO₄ đặc nguội. Khi cho Fe tác dụng với chất nào trong số các chất trên đều tạo được hợp chất trong đó sắt có hóa trị (III) ?

A. (1), (2).         B. (1), (2), (3).                   

C. (1), (3).         D. (1), (3), (4).

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học của sắt.

Hướng dẫn giải

\(2Fe + 3C{l_2} \to 2FeC{l_3}\)

\(Fe + {I_2} \to Fe{I_2}\)

\(Fe + 4HN{O_3} \to Fe{(N{O_3})_3} + NO + 2{H_2}O\)

Fe + H₂SO_{4 đặc nguội} → không phản ứng

→ Chọn C.

Đốt một kim loại trong bình kín đựng khí clo thu được 32,5 g muối clorua và nhận thấy thể tích khí clo trong bình giảm 6,72 lít (đktc). Hãy xác định tên của kim loại đã dùng.

Phương pháp giải

- Bước 1: Gọi kim loại cần tìm là M, có hóa trị n

Viết phương trình phản ứng

- Bước 2: Từ số mol khí Cl₂ giảm chính là số mol Cl₂ phản ứng, suy ra số mol kim loại M

- Bước 3: Tìm được nguyên tử khối của kim loại M

- Bước 4: Biện luận hóa trị của M, suy ra kim loại M

Hướng dẫn giải

Gọi kim loại là M, có hoá trị n.

2M + nCl₂ → 2MCl_n

Theo phương trình hoá học, cứ :

n mol Cl₂ thu được 2 mol muối

Vậy 6,72/22,4= 0,3 (mol) Cl₂ thu được  32,5/(M+32,5n) muối

Do đó ta có : n.32,5/(M+32,5n)=2.0,3→M = 56n/3

Vì n là số nguyên, dương nên chỉ có n = 3 và M = 56 là hợp lí. Vậy kim loại đã dùng là Fe.

Sắt tác dụng như thế nào với dung dịch đặc và loãng của các axit HCl, H₂SO₄, HNO₃ ở nhiệt độ thường và nhiệt độ cao? Viết phương trình hoá học của các phản ứng.

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hóa học của sắt để viết phương trình hoá học của các phản ứng sắt tác dụng với dung dịch đặc và loãng của các axit HCl, H₂SO₄, HNO₃ ở nhiệt độ thường và nhiệt độ cao 

Hướng dẫn giải

Fe + 2HCl(l) → FeCl₂ +  H₂

Fe + H₂SO₄(l) → FeSO₄ + H₂

2Fe + 6H₂SO₄(đ) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 3H₂O

Fe + H₂SO₄ (đ, nguội) → không phản ứng

Fe+ 4HNO₃ (l) → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Fe + HNO₃ (đ, nguội) → không phản ứng

Fe + HNO₃(đ) \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O.

Đốt nóng một lượng bột sắt trong bình đựng khí O₂, sau đó để nguội và cho vào bình một lượng dư dung dịch HCl. Viết phương trình hoá học của các phản ứng có thể xảy ra.

Phương pháp giải

Cần nắm rõ tính chất hóa học của sắt và diễn biến của quá trình trên để viết phương trình hoá học của các phản ứng có thể xảy ra.

Hướng dẫn giải

Đốt Fe trong khí O₂, sản phẩm có thể là FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ và Fe (dư).

Cho dd HCl vào có các phản ứng:

FeO + 2HCl → FeCl₂ + H₂O

Fe + 2HCl(l) → FeCl₂ +  H₂

Fe₃O₄  + 8HCl → FeCl₂ + 2FeCl₃ + H₂O

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₂ +  3H₂O

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

Cho 3,04 g hỗn hợp bột kim loại sắt và đồng tác dụng hết với dung dịch HNO₃ loãng, thu được 0,896 lít khí NO duy nhất (đktc). Xác định thành phần phần trăm khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp.

Phương pháp giải

- Bước 1: Đặt x và y là số mol Fe và Cu trong hỗn hợp

- Bước 2: Lập phương trình tổng khối lượng 2 kim loại trong hỗn hợp ban đầu

Lập phương trình số mol khí NO theo x, y

- Bước 3: Giải hệ phương trình, suy ra số mol và khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu

- Bước 4: Tính % khối lượng mỗi kim loại.

Hướng dẫn giải

Fe+ 4HNO₃ (l) → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O (1)

3Cu  + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O     (2)

Đặt x và y là số mol Fe và Cu trong hỗn hợp ta có hệ pt:

56x + 64y = 3,04

x+2y/3 = 0,04

→ x= 0,02 , y= 0,03

%m_Fe = (56.0,02)/3,04.100 =36,8%

%m _Cu= 100 – 36,8= 63,2%.

Hoà tan 4 gam một đinh sắt đã bị gỉ trong dung dịch H₂SO₄ loãng, dư tách bỏ phần không tan được dung dịch A. Dung dịch A này phản ứng vừa hết với 100 ml dung dịch KMnO₄ 0,1M. Tính % tạp chất trong đinh sắt giả sử gỉ sắt không phản ứng với dung dịch axit.

Phương pháp giải

- Áp dụng bảo toàn electron để tìm số mol Fe phản ứng, suy ra khối lượng của Fe trong đinh sắt

- Tìm được khối lượng của tạp chất, suy ra % tạp chất trong đinh sắt.

Hướng dẫn giải

Giả sử phần oxit không phản ứng, vậy chỉ có sắt nguyên chất phản ứng, thứ tự phản ứng như sau :

\(Fe\xrightarrow{{{H_2}S{O_4}}}F{e^{2 + }}\)

Phương trình cho - nhận e :

Fe²⁺→ Fe³⁺ + 1e           Mn⁷⁺O₄^- + 5e → Mn²⁺

Số  mol KMnO₄ là 0,01mol ⟹ n _Fe³⁺ = 0,05

⟹ n_Fe = n_Fe ²⁺ = n_Fe ³⁺ = 0,05 (mol)

⟹ n_Fe = 56.0,05 = 2,8 (gam) ⟹ m _{tạp chất} = 1,2 (gam)

⟹ % tạp chất =  1,2/4.100%=30%

Cho Fe tác dụng với dung dịch HNO₃ thấy sinh ra hỗn hợp khí gồm 0,03 mol NO₂ và 0,02 mol NO. Xác định khối lượng Fe đã phản ứng.

Phương pháp giải

- Áp dụng bảo toàn electron tìm được số mol Fe

- Từ đó tính được khối lượng Fe phản ứng

Hướng dẫn giải

Sử dụng phương trình cho - nhận e và áp dụng ĐLBTĐT, ta có :

Fe→ Fe³⁺ + 3e                                    

0,03 ←     0,09    

\(\begin{gathered}
  N{O_3}^ -  + 1e \to N{O_2} \hfill \\
  \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,03\,\,\,\,\,\,0,03 \hfill \\ 
\end{gathered} \)

\(\begin{gathered}
  N{O_3}^ -  + 3e \to NO \hfill \\
  \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,06\,\,\,\,\,\,0,02 \hfill \\ 
\end{gathered} \)

⟹  Khối lượng Fe phản ứng : m_Fe = 1,68 (g).