Tóm tắt lý thuyết Kiến thức cần nắm Bài tập minh họa 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: $Fe + HCl → B + C B + Cl_2 → F$ $E + NaOH → H ↓ + NaNO_3 A + HNO_3→ E +NO↑+D$ $B + NaOH → G ↓ + NaCl G + I + D → H ↓$ Hướng dẫn: $Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2$ $FeCl_2$ + \(\frac{1}{2}\)$Cl_2$ \(\rightarrow\) $FeCl_3$ $Fe(NO_3)_3 + 3NaOH$ \(\rightarrow\) $Fe(OH)_3$ \(\downarrow\) $+ 3NaNO_3$ $Fe + 4HNO3 \rightarrow Fe(NO3)3 + NO + 2H2O$ $FeCl_2 + 2NaOH$ \(\rightarrow\) $Fe(OH)_2$ \(\downarrow\) + $2NaCl$ $4Fe(OH)_2 + O_2 + 2H_2O$ \(\rightarrow\) 4Fe(OH)3\(\downarrow\) Vậy: $B: FeCl_2 ; C: H2; D: H2O; E: FeCl2; F: FeCl3; G: Fe(OH)2; H: Fe(OH)3; I: O2$ Bài 2: Cho bột sắt đến dư vào $200$ ml dung dịch $HNO_3$ $4M$ (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 $Fe_2O_3$ 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: Hướng dẫn: $Fe_2O_3 + 3CO → 2Fe + 3CO_2$ \(\\ \Rightarrow n_{CO_{2}} = 3n_{Fe2O_{3}} = 0,3 \ mol \\ \Rightarrow n_{CaCO_{3}} = n_{CO_{2}} = 0,3 \ mol \\ \Rightarrow m_{CaCO_{3}}= 30 \ g\) 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 $FeCl_3$ và $AlCl_3$ thu được đồ thị sau. Giá trị $n$ gần nhất với giá trị nào sau đây? Hướng dẫn: Dễ thấy khi kết tủa đạt $88,47$ gam, $Fe^{3+}$ đã kết tủa hết Đặt $n_{Fe^{3+}} = a$ ⇒ $107a + [(2,7 – 3a) : 3].78 = 88,47$ ⇔ $a = 0,63$ mol Đặt $n_{Al} = b$ mol \(m_{{ Al(OH)_{{3}}}} = 21,06 \ gam \Rightarrow n_{ Al(OH)_{3}} = 0,27\) Khi $n_{OH^{–}} = 3,1$ mol $Al_3+ + 3OH^{–} → Al(OH)3$ $b 3b$ $Al(OH)^{3} + OH^{–} → Al(OH)_4 –$ $b – 0,27 b – 0,27$ ⇒ $1,89 + 3b + b – 0,27 = 3,1$ ⇒ $b = 0,37$ 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 $Fe, FeO, Fe_3O_4, Fe_2O_3$ và $Fe(NO_3)_2$ thu được hỗn hợp $Y$. Hòa tan hoàn toàn $Y$ vào dung dịch chứa $1,9$ mol $HCl$ và $0,15$ mol $HNO_3$, 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 $N_2O$. Cho dung dịch $AgNO_3$ 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 $Fe(NO_3)_2$ 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 $Fe^{2+}$ (trong $Z$) $= 3n_{NO}$ + $n_{Ag} = 0,15$ mol Bảo toàn điện tích cho dung dịch $Z$ ta có: Số mol $Fe^{3+} = 0,2$ mol Từ sơ đồ 1 ta có: Số mol $H_2O$ \(= \frac{1,9 - 0,15 - 0,1}{2} = 0,975 \ mol\) BTKL ta có: $m_{khí} T = 9,3$ 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 $Fe(NO_3)_2$ \(= \frac{0,2 + 0,075.2-0,15}{2} = 0,1 \ mol\) \(\Rightarrow \%m_{Fe(NO_{3})_{2}} = \frac{180.0,1}{43,3}.100 \ \% = 41,57 \ \%\) Theo LTTK Education tổng hợp
