Bài 32: HỢP CHẤT CỦA SẮT

B. LỜI GIẢI CHI TIẾT CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

I. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CƠ BẢN

1. Viết các phương trình hóa học của các phản ứng trong quá trình chuyển đổi sau:

$FeS_{2}\overset{(1)}{\rightarrow}Fe_{2}O_{3}\overset{(2)}{\rightarrow}FeCl_{3}\overset{(3)}{\rightarrow}Fe(OH)_{3}\overset{(4)}{\rightarrow}Fe_{2}O_{3}\overset{(5)}{\rightarrow}FeO\overset{(6)}{\rightarrow}FeSO_{4}\overset{(7)}{\rightarrow}Fe$

Giải:

Các phương trình hóa học của phản ứng:

(1) $4FeS_{2}+11O_{2}\rightarrow 2Fe_{2}O_{3}+8SO_{2}$

(2) $Fe_{2}O_{3}+6HCl\rightarrow 2FeCl_{3}+3H_{2}O$

(3) $FeCl_{3}+3NaOH\rightarrow Fe(OH)_{3}$ + 3NaCl

(4) $2Fe(OH)_{3}\overset{t^{0}}{\rightarrow}Fe_{2}O_{3}+3H_{2}O$

(5) $Fe_{2}O_{3}+CO\overset{t^{0}}{\rightarrow}2FeO+CO_{2}$

(6) $FeO+H_{2}SO_{4}\rightarrow FeSO_{4}+H_{2}O$

(7) $Mg+FeSO_{4}\rightarrow MgSO_{4}+Fe$

2. Cho sắt tác dụng với dung dịch $H_{2}SO_{4}$ loãng thu được V lít khí $H_{2}$ (đktc), dung dịch thu được cho bay hơi được tinh thể $FeSO_{4}$.7$H_{2}O$ có khối lượng là 55,6 gam. Thể tích khí $H_{2}$ (đktc) được giải phóng là

A.8,19 lít.

B.7,33 lít.

C.4,48 lít.

D.6,23 lít.

Giải: Chọn C.

Ta có: $M_{FeSO_{4}.7H_{2}O}$ = 278g.

- Trong 278 g $FeSO_{4}$.7$H_{2}O$ có 152 g $FeSO_{4}$

55,6g $FeSO_{4}$.7$H_{2}O$ có x g $FeSO_{4}$

⇒ x = 30,4 và $n_{FeSO_{4}}$ = $\large \frac{30,4}{152}$ = 0,2mol.

-Phương trình hóa học: $Fe+H_{2}SO_{4}\rightarrow FeSO_{4}+H_{2}$

⇒ $n_{H_{2}}$ = $n_{FeSO_{4}}$ = 0,2mol ⇒ $V_{H_{2}}$ = 0,2.22,4 = 4,48 lít.

3. Ngâm một đinh sắt nặng 4 gam trong dung dịch $CuSO_{4}$, sau một thời gian lấy đinh sắt ra, sấy khô, cân nặng 4,2857 gam. Khối lượng sắt tham gia phản ứng là

A.1,9990 gam.

B.1,9999 gam.

C.0,3999 gam.

D.2,1000 gam.

Giải: Chọn B.

- Phương trình hóa học: $Fe+CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4}+Cu$

Gọi x là số mol của đinh sắt. Ta có:

64x – 56x = 4,2857 - 4 = 0,2857 ⇒ x = 0,0357 mol

- Khối lượng sắt tham gia phản ứng: $m_{Fe}$ = 0,0357.56 = 1,9999g

4. Hỗn hợp A gồm FeO, $Fe_{3}O_{4}$, $Fe_{2}O_{3}$. Trong hỗn hợp A, mỗi oxit đều có 0,5 mol. Khối lượng của hỗn hợp A là

A.231 gam.

B.232 gam.

C.233 gam.

D.234 gam.

Giải: Chọn B.

Khối lượng hỗn hợp A là:

$m_{A}$ = 0,5.$M_{FeO}$ + 0,5. $M_{Fe_{3}O_{4}}$ + 0,5. $M_{Fe_{2}O_{3}}$

$m_{A}$ = 0,5.(72 + 232 + 160) = 232g.

5. Khử hoàn toàn 16 gam $Fe_{2}O_{3}$ bằng khí CO ở nhiệt độ cao. Khí đi ra sau phản ứng được dẫn vào dung dịch $Ca(OH)_{2}$ dư. Khối lượng kết tủa thu được là

A.15 gam.

B.20 gam.

C.25 gam.

D.30 gam.

Giải: Chọn D.

- Phương trình hóa học:

- Khối lượng kết tủa thu được là: $m_{CaCO_{3}}$ = 0,3.100 = 30g.

II. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO

1.Phát biểu nào sau đây là sai?

A. Sắt tan được trong dung dịch $CuSO_{4}$.

B. Sắt tan được trong dung dịch $FeCl_{3}$.

C. Sắt tan được trong dung dịch $FeCl_{2}$.

D. Đồng tan được trong dung dịch $FeCl_{3}$.

Trả lời:

Chọn C. Fe không tan được trong dung dịch $FeCl_{2}$ nhưng tan được trong dung dịch $FeCl_{3}$.

2.Hợp chất nào sau đây của sắt vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử?

A.FeO.

B.$Fe_{2}O_{3}$.

C.$Fe(OH)_{3}$.

D.$Fe(NO_{3})_{3}$.

Trả lời: Chọn A.

FeO vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử:

-Tính oxi hóa: $FeO+CO\overset{t^{0}}{\rightarrow}Fe+CO_{2}$

-Tính khử: $3FeO+10HNO_{3}$ (loãng) $\overset{t^{0}}{\rightarrow}3Fe(NO_{3})_{3}+NO+5H_{2}O$

3. Trong các phản ứng sau đây, phản ứng nào không phải là phản ứng oxi hóa - khử?

A.$Fe+2HCl\rightarrow FeCl_{2}+H_{2}$

B.$FeS+2HCl\rightarrow FeCl_{2}+H_{2}S$

C.$2FeCl_{3}+Fe\rightarrow 3FeCl_{2}$

D.$Fe+CuSO_{4}\rightarrow FeSO_{4}+Cu$

Trả lời:

Chọn B. Trong phản ứng $FeS+2HCl\rightarrow FeCl_{2}+H_{2}S$, các chất không có sự thay đổi số oxi hóa nên đó không phải là phản ứng oxi hóa - khử.

4. Cho khí CO khử hoàn toàn đến Fe một hỗn hợp FeO, $Fe_{2}O_{3}$, $Fe_{3}O_{4}$ thấy có 4,48 lít khí $CO_{2}$ (đktc) thoát ra. Thể tích khí CO (đktc) đã tham gia phản ứng là

A.1,12 lít.

B.2,24 lít.

C.3,36 lít.

D.4,48 lít.

Giải: Chọn D.

- Các phương trình hóa học:

$FeO+CO\overset{t^{0}}{\rightarrow}Fe+CO_{2}$ (1)

$Fe_{2}O_{3}+3CO\overset{t^{0}}{\rightarrow}2Fe+3CO_{2}$ (2)

$Fe_{3}O_{4}+4CO\overset{t^{0}}{\rightarrow}3Fe+4CO_{2}$ (3)

- Từ (1), (2) và (3), ta có: $n_{CO}$ = $n_{CO_{2}}$ ⇒ $V_{CO}$ = $V_{CO_{2}}$ = 4,48 lít.

5. Khử hoàn toàn 0,1 mol $Fe_{x}O_{y}$ bằng khí CO ở nhiệt độ cao thấy tạo ra 0,3mol $CO_{2}$. Công thức oxit sắt là

A.FeO.

B.$Fe_{3}O_{4}$.

C.$Fe_{2}O_{3}$.

D.không xác định được.

Giải: Chọn C.

-Phương trình hóa học:

⇒ y = 3 và x = 2.

- Công thức oxit sắt là $Fe_{2}O_{3}$.

6. Khử hoàn toàn hỗn hợp $Fe_{2}O_{3}$ và CuO bằng CO thu được số mol $CO_{2}$ tạo ra từ các oxit có tỉ lệ tương ứng là 3 : 2. Phần trăm khối lượng của $Fe_{2}O_{3}$ và CuO trong hỗn hợp lần lượt là

A.50% và 50%.

B.75% và 25%.

C.75,5% và 24,5%.

D.25% và 75%.

Giải: Chọn A.

- Các phương trình hóa học:

$Fe_{2}O_{3}+3CO\overset{t^{0}}{\rightarrow}2Fe+3CO_{2}$ (1)

$2CuO+2CO\rightarrow 2Cu+2CO_{2}$ (2)

Để $n_{CO_{2}(1)}$ : $n_{CO_{2}(2)}$ = 3 : 2 thì $n_{Fe_{2}O_{3}}$ : $n_{CuO}$ = $\large \frac{n_{CO_{2}(1)}}{3}$ : $n_{CO_{2}(2)}$ = 1 : 2.

Vì $M_{Fe_{2}O_{3}}$ = 160 g/mol và $M_{CuO}$ = 80 g/mol ⇒ $m_{Fe_{2}O_{3}}$ = $m_{CuO}$.

⇒ Phần trăm khối lượng của $Fe_{2}O_{3}$ và CuO trong hỗn hợp lần lượt là 50% và 50%.

7. Phân biệt ba hỗn hợp sau bằng phương pháp hóa học:

a) Fe và FeO.

b) Fe và $Fe_{2}O_{3}$.

c) FeO và $Fe_{2}O_{3}$.

Giải:

- Lấy mỗi hỗn hợp một ít cho vào dung dịch $CuSO_{4}$ dư nếu hỗn hợp không làm nhạt màu xanh của dung dịch là hỗn hợp c.

- Lọc lấy chất rắn trong hai hỗn hợp còn lại là Cu và FeO; Cu và $Fe_{2}O_{3}$. Cho dung dịch HCl dư sau đó cho dung dịch NaOH dư vào các dung dịch vừa thu được nếu thấy có kết tủa màu nâu đỏ

($Fe(OH)_{3}$) thì đó là hỗn hợp b; nếu thấy có kết tủa màu trắng xanh ($Fe(OH)_{2}$) thì đó là hỗn hợp a.

8. Cho 1g sắt clorua nguyên chất tác dụng với lượng dư dung dịch $AgNO_{3}$ tạo ra 2,6492g bạc clorua. Hỏi đó là loại sắt clorua nào?

Giải:

-Phương trình hóa học:

⇒ (56 + 35,5n).2,6492 = (108 + 35,5)n. 1 ⇒ n = 3

Vậy: Muối sắt clorua trên là $FeCl_{3}$.

9. Hỗn hợp A gồm Fe, Ag và Cu ở dạng bột. Cho hỗn hợp A vào dung dịch B chỉ chứa một chất tan, khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc thì thấy Fe và Cu tan hết và còn lại lượng Ag đúng bằng lượng Ag trong hỗn hợp A.

a) Hỏi dung dịch B chứa chất tan gì? Viết phương trình hóa học của phản ứng.

b) Nếu sau phản ứng thu được lượng Ag nhiều hơn lượng Ag trong A thì dung dịch B chứa chất gì?

Giải:

a) Cho A vào B được chỉ một chất tan và khi khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc thì thấy Fe và Cu tan hết và chỉ còn lại Ag nên B tác dụng được với Fe, Cu và không tác dụng được với Ag ⇒ B có thể là muối của sắt $Fe_{2}(SO_{4})_{3}$:

$Fe_{2}(SO_{4})_{3}+Fe\rightarrow 3FeSO_{4}$

$Fe_{2}(SO_{4})_{3}+Cu\rightarrow 2FeSO_{4}+CuSO_{4}$

b) Nếu sau phản ứng thu được lượng Ag nhiều hơn lượng Ag trong A thì dung dịch B chứa $AgNO_{3}$:

$Fe+2AgNO_{3}\rightarrow Fe(NO_{3})_{2}+2Ag$

$Cu+2AgNO_{3}\rightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2Ag$