Bài 37: Luyện tập Tính chất hóa học của sắt và hợp chất của sắt

Tóm tắt lý thuyết

Kiến thức cần nắm

Bài tập minh họa



3.1. Bài tập Tính chất hóa học của sắt và hợp chất của sắt – Cơ bản

Bài 1:

Hoàn thành sơ đồ chuyển hóa sau:

Fe + HCl → B + C                                              B + Cl2 →  F

E + NaOH → H ↓ + NaNO3                                  A + HNO3→ E +NO↑+D

B + NaOH → G ↓ + NaCl                                     G + I + D → H ↓

Hướng dẫn:

Fe + 2HCl \(\rightarrow\) FeCl2 + H2

FeCl+ \(\frac{1}{2}\)Cl2 \(\rightarrow\) FeCl3

Fe(NO3)3 + 3NaOH \(\rightarrow\) Fe(OH)3\(\downarrow\) + 3NaNO3

Fe + 4HNO3 \(\rightarrow\)  Fe(NO3)+ NO + 2H2O

FeCl2 + 2NaOH \(\rightarrow\) Fe(OH)2 \(\downarrow\) + 2NaCl

4Fe(OH)2 +  O2 + 2H2O \(\rightarrow\) 4Fe(OH)3\(\downarrow\)

Vậy: B: FeCl2 ; C: H2; D: H2O; E: FeCl2; F: FeCl3; G: Fe(OH)2; H: Fe(OH)3; I: O2

Bài 2:

Cho bột sắt đến dư vào 200 ml dung dịch HNO3 4M (phản ứng giải phóng khí NO), lọc bỏ phần rắn không tan thu được dung dịch X, cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch X thu được kết tủa, lọc lấy kết tủa đem nung ngoài không khí ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được bao nhiêu gam chất rắn?

Hướng dẫn:

VÌ có sắt dư nên chỉ tạo Fe2+
3Fe + 8H+ + 2NO3 → 3Fe2+ + 2NO + 4H2O
\(\\ \Rightarrow n_{Fe} = \frac{3}{8}n_{H^+} = 0,3 \ mol = n_{Fe^{2+}} \\ \Rightarrow n_{Fe^{2+}}= n_{Fe(OH)_{2}}= 2n_{Fe_{2}O_{3}} \\ \Rightarrow n_{Fe_{2}O_{3}} = 0,15 \ mol\)
⇒ mrắn = 24g

Bài 3:

Khử hoàn toàn 16 gam Fe2O3 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:

Hướng dẫn:

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
\(\\ \Rightarrow n_{CO_{2}} = 3n_{Fe2O_{3}} = 0,3 \ mol \\ \Rightarrow n_{CaCO_{3}} = n_{CO_{2}} = 0,3 \ mol \\ \Rightarrow m_{CaCO_{3}}= 30 \ g\)

3.2. Bài tập Tính chất hóa học của sắt và hợp chất của sắt – Nâng cao

Bài 1:

Nhỏ từ từ đến dư dung dịch NaOH vào dung dịch X chứa FeClvà AlCl3 thu được đồ thị sau. Giá trị n gần nhất với giá trị nào sau đây? 
Đồ thị khi cho NaoH vào dung dịch FeCl3 và AlCl3

Hướng dẫn:

Dễ thấy khi kết tủa đạt 88,47 gam, Fe3+ đã kết tủa hết
Đặt nFe3+ = a
⇒ 107a + [(2,7 – 3a) : 3].78 = 88,47
⇔ a = 0,63 mol
Đặt nAl = b mol
\(m_{{ Al(OH)_{{3}}}} = 21,06 \ gam \Rightarrow n_{ Al(OH)_{3}} = 0,27\)
Khi nOH – = 3,1 mol
Al3+ +             3OH – →         Al(OH)3
b                      3b
Al(OH)3 +       OH  →           Al(OH)4 –
b – 0,27           b – 0,27
⇒ 1,89 + 3b + b – 0,27 = 3,1
⇒ b = 0,37 mol
Vậy ta có: 1,89 + 4. 0,37 – x = 3,2
⇒ x = 0,17
⇒ n = 0,63, 107 + 0,17. 78 = 80,67 gam

Bài 2:

Trộn 8,1 gam Al với 35,2 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 và Fe(NO3)2 thu được hỗn hợp Y. Hòa tan hoàn toàn Y vào dung dịch chứa 1,9 mol HCl và 0,15 mol HNO3, khuấy đều cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Z (không chứa muối amoni) và 0,275 mol hỗn hợp khí T gồm NO và N2O. Cho dung dịch AgNO3 đến dư vào dung dịch Z. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch M; 0,025 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) và 280,75 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng của Fe(NO3)2 trong Y là:

Hướng dẫn:

Sơ đồ 1: \(\begin{matrix} hh \ Y \\ 43,3 \ gam \end{matrix}\left\{\begin{matrix} Al: 0,3 \ (mol) \\ Fe \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \\ Fe_{x}O_{y} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \\ Fe(NO_{3})_{2} \ \ \ \ \end{matrix}\right. \ + \ \left\{\begin{matrix} HCl: 1,9 \ (mol) \ \ \ \ \ \\ HNO_{3}: 0,15 \ (mol) \end{matrix}\right.\) \(\rightarrow dd \ Z \left\{\begin{matrix} Al^{3+} \\ Fe^{3+} \\ Fe^{2+} \\ H^- \ \\ Cl^- \ \end{matrix}\right. + 0,275 \ mol \ T \left\{\begin{matrix} NO \\ N_{2}O \end{matrix}\right. + H_{2}O\)

Sơ đồ 2: \(dd \ Z\left\{\begin{matrix} Al^{3+} \ \ \\ Fe^{3+} \ \ \\ Fe^{2+} \ \ \\ H^+ \ \ \ \ \\ Cl^- \ \ \ \ \end{matrix}\right. + AgNO_{3 \ (du)} \rightarrow dd \ M \left \{\begin{matrix} Fe^{3+} \\ Al^{3+} \\ NO_{3}^- \end{matrix}\right. + \underset{0,025 \ mol}{NO} + \left\{\begin{matrix} Ag \\ AgCl \end{matrix}\right. + H_{2}O\)
Từ sơ đồ 2 ta có: BTNT Cl ⇒ Số mol AgCl = 1,9 mol ⇒ Số mol Ag = 0,075 mol
Số mol H+ dư trong Z = 4nNO = 0,1 mol
Bảo toàn e ta có số mol Fe2+ (trong Z) = 3nNO + nAg = 0,15 mol
Bảo toàn điện tích cho dung dịch Z ta có: Số mol Fe3+ = 0,2 mol
Từ sơ đồ 1 ta có:
Số mol H2O \(= \frac{1,9 – 0,15 – 0,1}{2} = 0,975 \ mol\)
BTKL ta có: mkhí T = 9,3 gam \(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} n_{NO} + n_{N_{2}O} = 0,275 \ \ \ \\ 30n_{NO} +44n_{N_{2}O} = 9,3 \end{matrix}\right. \Rightarrow \left\{\begin{matrix} n_{NO} = 0,2 \ \ \ \ \\ n_{N_{2}O} = 0,075 \end{matrix}\right.\)
BTNT (N) ta có số mol Fe(NO3)2 \(= \frac{0,2 + 0,075.2-0,15}{2} = 0,1 \ mol\)
\(\Rightarrow \%m_{Fe(NO_{3})_{2}} = \frac{180.0,1}{43,3}.100 \ \% = 41,57 \ \%\)