Giải bài tập SBT Hóa 12 Bài 37: Luyện tập Tính chất hóa học của sắt và hợp chất của sắt

Để bảo quản dung dịch FeSO₄ trong phòng thí nghiêm, người ta ngâm vào dung dịch đó một đinh sắt đã làm sạch. Chọn cách giải thích đúng cho việc làm trên.

A. Để Fe tác dụng hết với H₂SƠ₄ dư khi điều chế FeSO₄ bằng phản ứng :

Fe + H₂SO₄(loãng) → FeSO₄ + H₂↑

B. Để Fe tác dụng với các tạp chất trong dung dịch, chẳng hạn với tạp chất là CuSO₄ :

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

C. Để sắt tác dụng hết O₂ hoà tan :

2Fe + O₂ → 2FeO

D. Để sắt khử muối sắt(III) thành muối sắt(II) :

Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄

Phương pháp giải

Dựa vào lí thuyết về sắt và hợp chất của sắt giải thích việc ngâm vào dung dịch FeSO₄ một đinh sắt đã làm sạch.

Hướng dẫn giải

Để bảo quản dung dịch FeSO₄ trong phòng thí nghiệm, người ta ngâm vào dung dịch đó một đinh sắt đã làm sạch, để khử muối sắt (III) thành muối sắt (II)

Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄

→ Chọn D.

Cho hai phương trình hoá học sau :

Cu + 2FeCl₃ → 2FeCl₂ + CuCl₂ 

Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu

Có thể rút ra kết luận nào sau đây

A. Tính oxi hoá : Fe³⁺ > Cu²> Fe2⁺.

B. Tính oxi hoá : Fe²⁺ > Cu²⁺ > Fe³⁺.

C. Tính khử : Fe > Fe²⁺ > Cu.

D. Tính khử : Fe²⁺ > Fe > Cu.

Phương pháp giải

Chất khử mạnh phản ứng với chất oxi hóa mạnh tạo thành chất oxi hóa yếu hơn và tính khử yếu hơn.

Hướng dẫn giải

Tính oxi hóa của Fe³⁺ > Cu²⁺ > Fe²⁺

→ Chọn A.

Nhúng thanh sắt (đã đánh sạch) vào các dung dịch ở ba thí nghiệm sau :

Thí nghiệm 1: nhúng vào dung dịch CuSO₄.

Thí nghiệm 2: nhúng vào dung dịch NaOH.

Thí nghiệm 3: nhúng vào dung dịch Fe₂(SO₄)₃.

Giả sử rằng các kim loại sinh ra (nếu có) đều bám vào thanh sắt thì nhận xét nào sau đây đúng ?

A. Ở thí nghiệm 1, khối lượng thanh sắt giảm.

B. Ở thí nghiệm 2, khối lượng thanh sắt không đổi.

C. Ớ thí nghiệm 3, khối lượng thanh sắt không đổi.

D. A, B, C đều đúng.

Phương pháp giải

Cần nắm rõ hiện tượng khi nhúng thanh sắt (đã đánh sạch) vào các dung dịch ở ba thí nghiệm để chỉ ra nhận xét đúng.

Hướng dẫn giải

Thí nghiệm 1: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Do nguyên tử khối của Cu lớn hơn nguyên tử khối của Fe nên khối lượng thanh sắt tăng

Thí nghiệm 2: Không có phản ứng nên khối lượng thanh sắt không đổi

Thí nghiệm 3: Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄

Do Fe bị hòa tan trong dung dịch Fe₂(SO₄)₃ nên khối lượng thanh sắt giảm

→ Chọn B.

Cho khí CO khử hoàn toàn 10 g quặng hematit. Lượng sắt thu được cho tác dụng hết với dung dịch H₂SO₄ loãng thu được 2,24 lít H₂ (đktc). Phần trăm khối lượng của Fe₂O₃ trong quặng là

A. 70%.                                B. 75%.

C. 80%.                                D. 85%.

Phương pháp giải

- Từ số mol H₂, suy ra số mol Fe sinh ra, suy ra số mol Fe₂O₃ có trong quặng.

- Từ đó tính được khối lượng Fe₂O₃ và thành phần % khối lượng Fe₂O₃ trong quặng.

Hướng dẫn giải

Fe₂O₃ + 3CO \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2Fe + 3CO₂ (1)  

Fe + H₂SO_{4 (loãng)} → FeSO₄ + H₂ (2)

0,1                                               0,1

Từ (1) và (2), suy ra: n_Fe2O3 = 0,05 mol.

%m_Fe2O3 = (169.0,05 / 10).100% = 80% 

→ Chọn C.

Cho 6,72 gam Fe vào dung dịch chứa 0,3 mol H₂SO₄ đặc, nóng (giả thiết S0₂ là sản phẩm khử duy nhất). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được

A. 0,03 mol Fe₂(SO₄)₃ và 0,06 mol FeSO₄

B. 0,05 mol Fe₂(SO₄)₃ 0,02 mol Fe dư.

 C. 0,02 mol Fe₂(SO₄)₃ và 0,08 mol FeSO₄.

D. 0,12 mol FeSO₄.

Phương pháp giải

Viết phương trình và tính toán theo phương trình phản ứng.

Hướng dẫn giải

Fe → Fe³⁺ + 3e

0,1       0,1      0,3

2H₂SO₄ + 2e → 2SO₄^2- + 2H₂O

0,3            0,3

Fe dư: 0,02 mol

Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺

0,02    0,04        0,06

Vậy muối thu được gồm: 0,03 mol Fe₂(SO₄)₃ và 0,06 mol FeSO₄

Chọn A.

Cho khí CO khử hoàn toàn đến Fe một hỗn hợp gồm : FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ thấy có 4,48 lít CO₂ (đktc) thoát ra. Thể tích CO (đktc) đã tham gia phản ứng là

A. 1,12 lít.                    B. 2,24 lít.

C. 3,36 lít.                    D. 4,48 lít.

Phương pháp giải

Bảo toàn nguyên tố C suy ra số mol CO phản ứng, tính được thể tích khí CO tham gia phản ứng.

Hướng dẫn giải

Số mol CO phản ứng = số mol CO₂ sinh ra

⇒V_CO = V_CO2=4,48 (lít)

→ Chọn D.

Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ phản ứng hết với dung dịch HNO₃ loãng dư, thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Giá trị của m là

A. 43,076                              B. 34,076

C. 43,706                              D. 34,706

Phương pháp giải

• Bước 1: Quy đổi hỗn hợp về Fe (x mol) và O (y mol)
• Bước 2: Lập phương trình khối lượng hỗn hợp

Lập phương trình bảo toàn electron

• Bước 3: Giải hệ phương trình tìm ra số mol Fe và O
• Bước 4: Bảo toàn nguyên tố Fe, tìm ra số mol muối, từ đó tính khối lượng muối

Hướng dẫn giải

Quy đổi hỗn hợp về Fe (x mol) và O (y mol)

→ 56x + 16y = 11,36

Quá trình trao đổi electron:

Fe → Fe³⁺ + 3e          O + 2e → O^-2

                                   N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Áp dụng bảo toàn electron: 3n_Fe = 2n_O + 3n_NO →3x = 2y + 3.0,06 (2)

Từ (1) và (2) → x = 0,16; y = 0,15

Bảo toàn nguyên tố Fe:

n_Fe(NO3)3 = n_Fe = x = 0,16 mol

→m =m_Fe(NO3)3=0,16.242 = 38,72 gam.

Thực hiện những biến đổi hoá học trong sơ đồ sau bằng cách viết phương trình hoá học của các phản ứng và nêu điều kiện của phản ứng (nếu có).

Phương pháp giải

Dựa vào lý thuyết của sắt và hợp chất để viết phương trình hoá học của các phản ứng và nêu điều kiện của phản ứng.

Hướng dẫn giải

\((1)2Fe + 3C{l_2}\xrightarrow{{{t^o}}}2FeC{l_3}\)

(2) FeCl₃ + 3NaOH  → Fe(OH)₃ + 3NaCl

(3) 2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

(4) Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

(5) 2FeCl₃ + Fe  → 3FeCl₂

(6) 2FeCl₂ + Cl₂ →  2FeCl₃

(7) FeCl₂ +  2NaOH  →  Fe(OH)₂ + 2NaCl

(8) Fe(OH)₂ +  H₂SO₄ →  FeSO₄  + 2H₂O

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

(10) FeO + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂  + 2H₂O

(11) FeO + 2HCl →  FeCl₂ + H₂O

(12)  FeCl₂ +  2AgNO₃→ Fe(NO₃)₂ + 2AgCl↓

(13) 2Fe + 6H₂SO₄ (đ) → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ +6H₂O

(14) Fe₂(SO₄)₃  + 6NaOH → 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄

\((15)2Fe{(OH)_3}\xrightarrow{{{t^o}}}F{e_2}{O_3} + 3{H_2}O\)

\((16)F{e_2}{O_3} + 3CO\xrightarrow{{{t^o}}}2Fe + 3C{O_2}\)

Dung dịch A có chứa CuSO₄ và Fe₂(SO₄)₃

a)  Thêm Mg vào dung dịch A→ dung dịch B có 3 muối tan.

b)  Thêm Mg vào dung dịch A → dung dịch C có 2 muối tan.

Viết PTHH của các phản ứng xảy ra.

Phương pháp giải

Dựa vào mô tả các quá trình trên để viết phương trình phản ứng.

Hướng dẫn giải

a) Mg +Fe₂(SO₄)₃ → MgSO₄ + 2FeSO₄        (1)

Mg + CuSO₄→ MgS0₄ + Cu    (2)

Dung dịch B có 3 muối là MgSO₄, FeSO₄ và CuSO₄ dư.

b) Dung dịch C có 2 muối tan là MgSO₄ và FeSO₄.

Muốn có đủ khí clo để tác dụng với 1,12 g Fe cần phải dùng bao nhiêu gam K₂Cr₂O₇ và bao nhiêu mililít dung dịch HCl 36,5% (D = 1,19 g/ml) 

Phương pháp giải

- Tính số mol Fe, suy ra số mol khí clo cần dùng

- Từ số mol khí clo tính được số mol HCl và K₂Cr₂O₇

Hướng dẫn giải

n _Fe= 1,12: 56= 0,04 mol

Các phản ứng xảy ra:

K₂Cr₂O₇ + 14HCl → 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O      (1)

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃               (2)

Theo pt (2) ta có : n_Cl2 = 3/2n_Fe = 0,03 mo$l$

Theo pt (1) ta có : 

n_HCl = 14/3.n_Cl2 = 0,14 mol

m_HCl = (0,14.36,5.100)/36,5 = 14 gam.

V_HCl = 14/1,19 = 11,76 ml

n_K2Cr2O7 = n_Cl2 /3 = 0,01 mol

m_K2Cr2O7 = 0,01.194 = 2,94 gam

Hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M có hoá trị không đổi trong mọi hợp chất, M đứng trước hiđro trong dãy điện hoá. Tỉ lệ số mol của M và Fe trong hỗn hợp A là 1 : 2. Cho 13,9 g hỗn hợp A tác dụng với khí Cl₂ thì cần dùng 10,08 lít Cl₂. Cho 13,9 g hỗn hợp A tác dụng với dung dịch HCl thì thu được 7,84 lít H₂. Các thể tích khí đều đo ở đktc. Xác định kim loại M và % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp A.

Phương pháp giải

- Bước 1: Gọi số mol của Fe và M là x và 2x

- Bước 2: Lập phương trình số mol khí H₂

Lập phương trình số mol khí Cl₂

- Bước 3: Giải hệ phương trình suy ra x và n

- Bước 4: Tính khối lượng của Fe, suy ra khối lượng của M

- Bước 5: Tìm được nguyên tử khối của M, kết luận.

Hướng dẫn giải

2M + 2nHCl → MCl_n + n H₂

 x                                    0,5nx(mol)

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2x                              2x (mol)

0,5nx+2x=7,84/22,4=0,35 (1)

2M + nCl₂ → 2MCl_n

x        0,5nx(mol)

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

2x      3x (mol)

0,5nx+3x=10,08/22,4=0,45 (2)

Từ (1) và (2) → n= 3, x= 0,1

m_Fe= 2.0,1.56= 11,2 g ; m _M= 13,9-11,2= 2,7g

→M _M= 2,7:0,1=27 → M là Al

→%m_Al=2,7/13,9.100 = 19,42%

%m_Fe = 80,58%

Cho luồng khí CO dư đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp FeO và Fe₂O₃ nung nóng. Sau khi kết thúc phản ứng, khối lượng chất rắn trong ống sứ là 5,5 gam. Cho khí đi ra khỏi ống sứ hấp thụ vào nước vôi trong dư thấy có 5 gam kết tủa. Xác định giá trị của m.

Phương pháp giải

Nhận xét: Cứ 1 mol CO phản ứng sinh ra 1 mol CO₂ thì khối lượng chất rắn giảm 16 gam.

Mà số mol CO₂ bằng số mol CaCO₃, suy ra khối lượng chất rắn giảm

Từ đó tính được khối lượng oxit sắt ban đầu.

Hướng dẫn giải

\(CO + \left| \begin{gathered}
  FeO \hfill \\
  F{e_2}{O_3} \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\xrightarrow{{{t^o}}}Fe + C{O_2}\)

Nhận thấy, cứ 1 mol CO phản ứng sinh ra 1 mol CO₂ thì khối lượng chất rắn giảm 16 gam

Mặt khác ta có : n _CO2 =n_CaCO3 =0,05 mol ⟹ khối lượng rắn giảm = 0,05.16 = 0,8 (gam)

⟹ Khối lượng hỗn hợp oxit sắt ban đầu là : m = 5,5 + 0,8 = 6,3 (gam).

Cho 18,5 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe₃0₄ tác dụng với 200 ml dung dịch HNO₃ loãng đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch Y và còn lại 1,46 gam kim loại. Xác định khối lượng muối trong Y và nồng độ mol của dung dịch HNO₃.

Phương pháp giải

- Bước 1: Gọi x và y là số mol Fe và Fe₃O₄ phản ứng

- Bước 2: Lập phương trình tổng khối lượng Fe và Fe₃O₄ phản ứng

Bảo toàn e cho phản ứng

- Bước 3: Giải hệ, suy ra số mol Fe(NO₃)₃

- Bước 4: Bảo toàn N tìm được số mol HNO₃

Hướng dẫn giải

Sau phản ứng kim loại còn dư, vậy Fe chỉ bị oxi hoá lên Fe²⁺

Gọi x, y là số mol Fe và Fe₃O₄ phản ứng, khối lượng rắn phản ứng là

18,5- 1,46= 17,04 (gam).

⟹ 56x + 232y = 17,04 gam   (1)

Ta có phương trình cho - nhận e :

Fe → Fe²⁺ + 2e                                    Fe₃0₄ + 2e → 3Fe ⁺²

 x →   x   →   2x mol                              y →       2y  → 3y (mol)

                                                            N⁺⁵+ 3e → N⁺²

                                                                    0,3 ← 0,1 (mol)

Áp dụng ĐLBTĐT, ta có : 2x = 2y + 0,3       (2)

Từ (1) và (2), giải hệ ta có : x = 0,18; y = 0,03

Vậy muối thu được là Fe(NO₃)₂ : (x + 3y) = 0,27 mol ⟹ m = 48,6 g

Số mol HNO₃ phản ứng = 2.n_{Fe(NO3 )2} +n_N0 = 2.0,27 + 0,1 = 0,64 mol

⟹ C_M(HNO3) = 3,2 (M).

Hoà tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp X (Fe, Fe₂O₃) trong dung dịch HNO₃ vừa đủ được 1,12 lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Cho Y tác dụng với NaOH dư được kết tủa Z. Nung Z trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn. Xác định giá trị của m.

Phương pháp giải

- Từ số mol NO tìm được số mol Fe, tính số mol Fe và suy ra số mol Fe₂O₃ do Fe sinh ra

- Tính khối lượng Fe₂O₃ ban đầu trong hỗn hợp

- Suy ra giá trị m

Hướng dẫn giải

\(10g\left| \begin{gathered}
  FeO \hfill \\
  F{e_2}{O_3} \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\xrightarrow{{HN{O_3}}}\left| \begin{gathered}
  NO:0,05mol \hfill \\
  F{e^{3 + }}\xrightarrow{{NaOH}}Fe{(OH)_3} \hfill \\ 
\end{gathered}  \right.\xrightarrow{{{t^o}}}mgamF{e_2}{O_3}\)

Vì chỉ có Fe phản ứng sinh ra khí NO, sử dụng phương trình cho - nhận e

⟹ n_Fe =n_NO =0,05-mol.

m _{Fe ban đầu} =0,05.56 = 2,8(gam) ⟹ m _{Fe2O3 sau} = 160.0,025 = 4(gam)

 m_{Fe2O3 ban đầu} = 10 - 2,8 = 7,2 (gam)

Vậy m = 4 + 7,2 =11,2 (gam).