Bài tập sắt và hợp chất sắt có lời giải chi tiết

BÀI TẬP SẮT VÀ HỢP CHẤT SẮT

CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾT

I.Các phương pháp dùng trong giải toán :

• Bảo toàn khối lượng
• Bảo toàn nguyên tố
• Phương pháp quy đổi
• Dùng công thức tính nhanh

Khi đề bài cho hỗn hợp 2 oxit của sắt , nhưng không nêu rõ là oxit sắt gì , thì ta có thể quy đổi hỗn hợp trên về FeO và Fe₂O₃ – cách này không làm số mol Fe và O trong hỗn hợp thay đổi…

Bài 1:

Oxi hóa chậm m gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được 12 gam hỗn hợp X ( Fe , FeO , Fe₂O₃,Fe₃O₄ ). Để hòa tan hết X , cần vừa đủ 300 ml dung dịch HCl 1M , đồng thời giải phóng 0,672 lít khí ( đktc ). Tính m ?

Giải: n_khí = n_H­2 = 0,672/22,4= 0,03 mol .
Ta có : n_H+(HCl)= n_{H+(hoà tan oxit )} + n_{H+(khí )}  

=> 0,3 = n_{H+(hoà tan oxit )} + 2.0,03 => n_{H+(hoà tan oxit )} = 0,24 mol
n_O(oxit) = ½ n_{H+(hoà tan oxit )} = 0,12 mol 

=> m = m_X – m_O(oxit) = 12 – 0,12.16 = 10,08 gam

 Bài 2:

Hòa tan hoàn toàn 2,8 gam hỗn hợp FeO , Fe₂O₃ và Fe₃O₄ cần vừa đủ V ml dung dịch HCl 1M , thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch NaOH dư vào dung dịch X thu được kết tủa Y. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 3 gam chất rắn. Tính V?

Giải:   Quy đổi hỗn hợp thành 2,8 gam ( FeO : x mol và Fe₂O₃ : y mol ) ——-> 3 gam Fe₂O₃
Thiết lập hệ : 72x + 160y = 2,8 và x + 2y = 3.2/160 ( BTNT Fe trong Fe₂O₃ )
= > x = 0,025 mol v à y = 6,25.10^-3 mol
FeO + 2HCl → FeCl₂ + H₂O         (1)      

          0,025    0,05                             

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3 H₂O         (2)

       6,25.10^-3   0,0375
=> Tổng số mol HCl p/ứ = n_HCl(1) + n_HCl(2) = 0,0875 mol => V = 0,0875 l = 87,5 ml

Bài 3:

Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm Cu và 2 oxit sắt cần vừa đủ 500ml dung dịch  HCl 1,2M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 38,74 gam hỗn hợp hai muối khan . m nhận giá trị ?  

Giải: 2 muối khan ở đây là CuCl₂  và FeCl₂ .

Ta có : n_{O2- (oxit )} = ½ n_Cl- = ½.0,6 = 0,3 mol
BTKL : m_{Cu & Fe}  = m_muoi – m_Cl- = 38,74 – 0,6.35,5 = 17,44 gam

   m_X = m_{Cu & Fe}  + m_{O2- (oxit )}  = 17,44 +0,3.16 = 22,24 gam

Bài 4:

Hòa tan hết a gam hỗn hợp X gồm Fe và một oxit sắt trong b gam dung dịch H₂SO₄ 9,8% ( lượng vừa đủ), sau phản ứng  thu được dung dịch chứa 51,76 gam hỗn hợp hai muối khan. Mặt khác nếu hòa tan hết a gam X bằng dung dịch H₂SO₄ đặc nóng thì thu được duy nhất 58 gam muối Fe (III). Xác định b ?

Giải: 51,76 gam gồm 2 muối F eSO₄ : x mol và Fe₂(SO₄)₃ : y mol.
Lập hệ : 152x + 400y = 51,76

và x + 2y = 58.2/400 (BTNT Fe trong Fe₂(SO₄)_3­  )
=> x = 0,13 mol và y = 0,08 mol => Số mol H₂SO₄ p/ ứ = x +3y = 0,37 mol
=> m_{dung dich} = ( 0,37.98.100) / 9,8 gam = 370 gam = b

Bài 5:

Cho m gam Fe vào bình chứa dung dịch gồm H₂SO₄  và HNO­₃, thu được dung dịch X và 1,12 lít khí NO. Thêm tiếp dung dịch H₂SO₄ dư vào bình thu được 0,448 lít khí NO và dung dịch Y. Biết trong cả hai trường hợp NO là sản phẩm khử duy nhất, đo ở điều kiện tiêu chuẩn. Dung dịch Y hòa tan vừa hết 2,08 gam Cu (không tạo thành sản phẩm khử của N⁺⁵). Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của m ?

Giải:  Fe + 4H⁺ + NO₃^-   Fe³⁺ + NO + 2H₂O

          0,07                          0,07     0,07

               Cu      +    Fe³⁺    Cu²⁺ + 2Fe²⁺  ;         

               0,0350,065                                 

Fe      +     2Fe³⁺      3Fe²⁺     

       0,0025     0,005

  m_Fe  = 56(0,07 + 0,0025) = 4,06 gam

Bài 6: 

m = 0,05.160 = 8g

Bài 7:

Hỗn hợp A gồm FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe₂O₃). Hòa tan 4,64g A trong dung dịch H₂SO₄ loãng dư thu được 200ml dung dịch X. Tính thể tích dung dịch KMnO₄ 0,1M cần thiết để chuẩn độ hết 100ml dung dịch X

Bài 8:

Cho m (g) hỗn hợp oxit sắt gồm FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ tan vừa hết trong dung dịch H₂SO₄ tạo thành dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 70,4g muối.Mặt khác cho clo dư đi qua X rồi cô cạn thì thu được 77,5g muối. Tính m?

Bài 9:

Hòa tan hết 7,68 gam hỗn hợp FeO , Fe₂O₃ và Fe₃O₄ cần vừa đủ 260 ml dung dịch HCl 1M. Dung dịch thu được cho tác dụng với dd NaOH dư rồi lọc kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được m gam rắn.. tính m ?

Giải: Ta có : n_Cl- = 0,26 mol => n_{O2- (oxit )} = ½ n_Cl- = 0,13 mol ( BT ĐT ) => m_Fe = 7,68 – 0,13.16 = 5,6 gam

n_Fe = 5,6/56=0,1 mol

            Sơ đồ hợp thức : 2Fe à Fe₂O₃    

                                      0,1→0,05 

 => m_Fe2O3 = 0,05.160 = 8 gam.

Bài 10:

Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm Cu và 2 oxit sắt cần vừa đủ 500ml dung dịch  HCl 1,2M. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 38,74 gam hỗn hợp hai muối khan . m nhận giá trị ?

2 muối khan ở đây là CuCl₂  và FeCl₂ .

Giải: Ta có : n_{O2- (oxit )} = ½ n_Cl- = ½.0,6 = 0,3 mol ( BT ĐT )

        BTKL : m_{Cu & Fe} = m_muoi – m_Cl- = 38,74 – 0,6.35,5 = 17,44 gam

ð m_X = m_{Cu & Fe} + m_{O2- (oxit )}  = 17,44 +0,3.16 = 22,24 gam

Bài 11:

Hòa tan hết a gam hỗn hợp 2 oxit sắt bằng dung dịch  HCl dư sau phản ứng thu được dung dịch chứa 9,75 gam FeCl₃ và 8,89 gam FeCl₂ . a nhận giá trị nào ?

Giải: Quy đổi thành a gam FeO v à Fe₂O₃ 

     Sơ đồ hợp thức :  Fe₂O₃  à 2FeCl₃

                             0,03         0,06 mol

FeO à FeCl₂

0,07   0,07 mol

     => a = 0,03.160 + 0,07.72 = 9,84 gam

Bài 12:

Hòa tan hết m gam hỗn hợp Y( gồm Cu và 2 oxit của sắt ) bằng 260 ml dung dịch HCl 1M - lượng vừa đủ , thu được dung dịch Z chứa 2 muối với tổng khối lượng là 16,67 gam. Xác định m ?

Giải: n_Cl- = 0,26 mol

 => m_Cu&Fe = m_muoi­  - m_Cl- = 16,67 – 0,26.35,5 = 7,44 gam

        n_{O2- (oxit )} = ½ n_Cl- = 0,13 mol

=> m_Y = m_Cu&Fe + m_{O2- (oxit )} = 7,44 +0,13.16 = 9,52 gam

Bài 13:

Y là một hỗn hợp gồm sắt và 2 oxit của nó. Chia Y làm hai phần bằng nhau :
Phần 1 : Đem hòa tan hết trong dung dịch HCl dư thu được dung dịch Z chứa a gam FeCl₂ và 13 gam FeCl₃

Phần 2 : Cho tác dụng hết với 875 ml dung dịch HNO₃ 0,8M ( vừa đủ ) thu được 1,568 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Tính a?

Giải: Phần II: BTNT N : n_NO3- ( muoi ) = n_HNO3p/u – n_NO = 0,875.0,8 – 1,568/22,4 = 0,63 mol

Fe → Fe(NO₃)₃ → 3NO₃-

0,21                  0,63   mol

Phần I : BTNT Fe : nFe = nFeCl₂ + nFeCl₃

=> nFeCl₂ = 0,21 – 13/162,5 = 0,13 mol => a = 0,13.127 = 16,51 gam

Bài 14:

Hỗn hợp A gồm CuSO₄ , FeSO₄ và Fe₂(SO₄)₃ , trong đó % khối lượng của S là 22% . Lấy 50 gam hỗn hợp A hoà tan vào trong nước. Thêm dung dịch NaOH dư , lấy kết tủa thu được đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi . Lượng oxit sinh ra đem khử hoàn toàn bằng CO thì lượng Fe và Cu thu được là bao nhiêu?

Giải: m_S = 50.22/100 = 11 gam

=> n_{SO4 (2-)} = n_S = 11/32 = 0,34375 mol  (BTNT S )

ð m_Cu&Fe = m_{muoi –}  m_SO4(2-) = 50 – 96.0,34375 = 17 gam

Bài 15 :

A là hỗn hợp các muối Cu(NO₃)₂ , Fe(NO₃)₂ và Fe(NO₃)₃. Trong đó N chiếm 16,03% về khối lượng. Cho dung dịch KOH dư vào dung dịch chứa 65,5 gam muối A . Lọc kết tủa thu được đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được bao nhiêu gam oxit ?

Giải: m_N = 65,5.16,03/100 = 10,5 gam

=> n_NO3- = n_N = 10,5/14 = 0,75 mol ( BTNT N )

                 Sơ đồ : 2NO₃ ^–  _­(muối )  < = > O^2- (oxit )

      2 mol NO₃ ^–  tạo 1 mol O^2- _­ khối lượng giảm 2.62 – 16 = 108 gam

    0,75 mol NO₃ ^–  tạo 0,375 mol O^2- _­ khối lượng giảm 108.0,375 = 40,5 gam

               => m_oxit = m_muoi  - m_giam = 65,5 – 40,5 = 25 gam

Bài 16:

Hòa tan hết một hỗn hợp X gồm 0,02 mol Fe : 0,04 mol Fe₃O₄ và 0,03 mol CuO bằng dung dịch HCl dư.Cho từ từ dung dịch NH₃ đến dư vào dung dịch sau phản ứng, lọc kết tủa đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được a gam chất rắn. a nhận giá trị ?

Giải: Cu²⁺ tạo phức trong dd amoniac dư => chất rắn sau cùng là Fe₂O₃ .

         BTNT Fe : ∑n_Fe = n_Fe + 3n_Fe3O4 = 0,02 + 0,04.3 = 0,14 mol

                         => n_Fe2O3 = ½ ∑n_Fe  = 0,07 mol => a = 0,07.160 = 11,2 gam

Bài 17:

Cho m gam hỗn hợp X gồm Al ,Fe₃O_4­ , FeO, Fe₂O₃ tác dụng với dung dịch HCl dư thu được dung dịch Y, trong đó khối lượng của FeCl­₂ là 31,75 gam và 8,064 lít H₂ ( đktc ).Cô cạn dung dịch Y thu được 151,54 gam chất rắn khan. Nếu cho m gam hỗn hợp X tác dụng với dung dịch HNO₃ loãng dư thu được dung dịch Z và khí NO ( sản phẩm khử duy nhất ). Cô cạn dung dịch Z thu được bao nhiêu gam muối khan ?

Giải: n_Al = 2/3 n_H2 = 0,24 mol = n_Al(NO3)3  = > m_AlCl3 = 0,24.133,5 = 32,04 gam

       => m_FeCl3 = m_{rắn han} – m_{FeCl2 ­} – m_AlCl3 = 151,54 – 31,75 – 32,04 = 87,75 gam => n_FeCl3 = 0,54 mol

       Cho hỗn hợp vào HNO₃ loãng dư tạo 2 muối Fe(NO­₃)₃ và Al(NO₃)₃ . BTNT Al và Fe ta có :

        n_Al(NO3)3 = n_Al = 0,24 mol và n_Fe(NO3)3 = n_FeCl2 + n_FeCl3 = 31,75/127 + 0,54 = 0,79 mol

        => m_muối = 0,24.213 + 0,79.242 = 242,3 gam

Bài 18:

Nung 23,2 gam hỗn hợp X ( FeCO₃ và Fe_xO_y ) tới phản ứng hoàn toàn thu được khí A và 22,4 gam Fe₂O₃ duy nhất. Cho khí A hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ba(OH)₂ dư thu được 7,88 gam kết tủa. Mặt khác , để hòa tan hết 23,2 gam X cần vừa đủ V ml dung dịch HCl 2M. CT Fe_xO_y và giá trị của V là :

Giải: n_FeCO3 = n_CO2 = n_BaCO3 = 7,88/197 = 0,04 mol.

 BTNT Fe : ∑n_Fe = 2n_Fe2O3 = 0,28 mol

       => n_Fe(oxit) = 0,28 – 0,04 = 0,24 mol

=> m_oxit = m_X – m_FeCO3 = 23,2 – 0,04.16 = 18,56 gam

       => n_{O (oxit )} = ( 18,56 – 0,24.56 ) / 16 = 0,32 mol  => Fe₃O₄ .

   BTĐT : n_HCl = n_H+  = 2n_CO3(2-)  + 2 n_{O (oxit )} = 2.0,04 + 2.0,32 = 0,72 mol

=> V = 0,72/2 = 0,36 lit = 36O ml

Bài19:

Cho lần lượt 23,2 gam Fe₃O₄ và 8,4 gam Fe vào dung dịch HCl 1M. Thể tích dung dịch HCl tối thiểu để hòa tan các chất rắn trên là :

Giải: PTHH: Fe₃O₄ + 8HCl à FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O    

                   0,1     → 0,8                   0,2

  Fe + 2FeCl₃ à 3FeCl₂                     Fe + 2HCl à FeCl₂ + H₂

0,1   ← 0,2                                         0,05 → 0,1

              => n_HCl = 0,8 + 0,1 = 0,9 mol => V = 0,9 lit

Bài 20:

Cho luồng khí CO đi qua một lượng quặng hematit ( chứa Fe₂O₃ ) thì thu được 300,8 gam hỗn hợp các chất rắn X và thoát ra hỗn hợp khí Y. Cho hấp thụ toàn bộ khí Y bằng dung dịch NaOH dư thấy khối lượng bình NaOH tăng thêm 52,8 gam. Đem chất rắn X hòa tan trong dung dịch HNO₃ dư thu được 387,2 gam muối. Tính thành phần % khối lượng của Fe₂O₃ trong quặng?

Giải: m_tăng = m_CO2 = 52,8 gam => n_{O ( bị khử )} = n_CO2 = 1,2 mol

       => Khối lượng của quặng = m_X + m_O = 300,8 +1,2.16 = 320 gam .BTNT Fe : n_Fe2O3 = ½ n_Fe(NO3)3 = 0,8 mol

       => % m_Fe2O3 = 0,8.160/320.100% = 40%