Phương pháp quy đổi để giải nhanh bài toán oxit sắt cực hay
Bài viết Phương pháp quy đổi để giải nhanh bài toán oxit sắt với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Phương pháp quy đổi để giải nhanh bài toán oxit sắt.
Phương pháp quy đổi để giải nhanh bài toán oxit sắt cực hay
Bài giảng: Bài tập tổng hợp về sắt và hợp chất của sắt - Cô Nguyễn Thị Thu (Giáo viên VietJack)
1. Phương pháp
- Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X) (từ ba chất trở lên) thành hỗn hợp hai chất hay chỉ còn một chất ta phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng hỗn hợp.
- Có thể quy đổi hỗn hợp X về bất kì cặp chất nào, thậm chí quy đổi về một chất. Tuy nhiên ta nên chọn cặp chất nào đơn giản có ít phản ứng oxi hóa khử nhất để đơn giản việc tính toán.
- Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm đó là sự bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình phương và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn.
Khi quy đổi hỗn hợp X về một chất là FexOy thì oxit FexOy tìm được chỉ là oxit giả định không có thực.
2. Ví dụ
Ví dụ 1: Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl dư. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y. Cô cạn dung dịch Y thu được 7,62 gam FeCl2 và m gam FeCl3. Giá trị của m là:
A. 9,75 B. 8,75
C. 7,80 D. 6,50
Lời giải:
Chọn đáp án: A
Giải thích:
Xem Fe3O4 là FeO.Fe2O3
Ta có: nFeCl2 = 7,62/127 = 0,06 (mol)
FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O
0,06 0,06
⇒ nFe2O3 = (9,12 - 0,06. 72)/160 = 0,03 mol
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
0,03 0,06
⇒ mFeCl3 = 0,06. 162,5 = 9,75 (g)
Ví dụ 2: Nung 8,4 gam Fe trong không khí, sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO. Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dich HNO3 dư thu được 2,24 lít khí NO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của m là:
A. 11,2 gam
B. 10,2 gam
C. 7,2 gam
D. 6,9 gam
Lời giải:
Chọn đáp án: A
Giải thích:
Cách 1: Quy hỗn hợp X về 2 chất Fe và Fe2O3:
Hòa tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư ta có:
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)2 + 3NO2 + 3H2O
0,1/3 0,1
Số mol nguyên tử Fe trong oxit Fe2O3 là
⇒ nFe = (8,4/56) - (0,1/3) = 0,35/3 → nFe2O3 = 0,35/(3×2)
Vậy mX = mFe + mFe2O3
⇒ mX = (0,1/3). 56 + (0,35/3). 160 = 11,2 gam.
Cách 2: Quy hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3:
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O
0,1 0,1 mol
Ta có: 0,15 mol
2Fe + O2 → 2FeO
0,1 0,1 mol
4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
0,05 0,025 mol
mhh X = 0,1. 72 + 0,025. 160 = 11,2 gam
Chú ý: Vẫn có thể quy hỗn hợp X về hai chất (FeO và Fe3O4) hoặc (Fe và FeO), hoặc (Fe và Fe3O4) nhưng việc giải trở nên phức tạp hơn (cụ thể là ta phải đặt ẩn số mol mỗi chất, lập hệ phương trình, giải hệ phương trình hai ẩn số).
Cách 3: Quy hỗn hợp X về một chất là FexOy
FexOy + (6x - 2y)HNO3 → Fe(NO3)3 + (3x - 2y)NO2 + (3x - y)H2O
0,1/(3x - 2y) 0,1 mol
⇒ nFe = 8,4/56 = 0,1x/(3x - 2y) ⟶ x/y = 6/7
Vậy công thức quy đổi là Fe6O7 (M = 448) và
nFe6O7 = 0,1/(3. 6 - 2. 7 ) = 0,025 mol
mX = 0,025. 448 = 11,2 gam
Nhận xét: quy đổi hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 về hỗn hợp hai chất là FeO và Fe2O3 là đơn giản nhất.
3. Bài tập vận dụng
Câu 1: Hòa tan hoàn toàn 20,88 gam một oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO2 (sản phầm khử duy nhất, ở đktc). Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sunfat khan. Giá trị của m là:
A. 52,2 B. 48,4
C. 54,0 D. 58,0
Lời giải:
Chọn đáp án: D
Giải thích:
Ta có: nSO2 = 0,145 mol
Quy đổi 20,88g oxit sắt FexOy thành 20,88g Fe và O
Gọi nFe = x mol; nO = y mol
Quá trình nhường electron:
Fe0 - 3e → Fe3+
x 3x
Quá trình nhận electron:
O0 + 2e → O-2
y 2y
N+5 + 3e → N+2
0,29 0,145
Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có:
3x = 2y + 0,29 → 3x - 2y = 0,29 (1)
Mặt khác: 56x + 16y = 20,88 (2)
Từ (1) và (2) → x = 0,29 và y = 0,29
Muối sinh ra là muối Fe2(SO4)3. Áp dụng ĐL bảo toàn nguyên tố ta có:
nFe2(SO4)3 = 1/2 nFe = 0,145 mol → mFe2(SO4)3 = 0,145. 400 = 58 (g)
Câu 2: 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. 38,72 B. 35,50
C. 49,09 D. 34,36
Lời giải:
Chọn đáp án: A
Giải thích:
Quy đổi hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 thành Fe và Fe2O3.
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
0,06 0,06 0,06
⇒ nFe2O3 = (11,36- 0,06. 56)/160 = 0,05 mol
Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
0,05 0,1
Vậy muối = (0,1 + 0,06). 242 = 38,72 (g)
*Cách 2:
Xem hỗn hợp Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 chỉ gồm 2 nguyên tố Fe và O
Ta có sơ đồ: Fe: x mol; Fe(NO3)3: x mol
O : y mol
Ta có 56x + 16y = 11,36 (1)
Quá trình nhường electron:
Fe0 - 3e → Fe+3
x 3x
Quá trình nhận electron:
O+0 + 2e → O-2
y 2y
N+5 + 3e → N+2
0,18 0,06
Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có: 3x = 2y + 0,18 (2)
Từ (1) và (2) → x = 0,16 mol và y = 0,15 mol
⇒ mFe(NO3)3 = 0,16. 242 = 38,72 (g)
Câu 3: 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. Tính m ?
A. 42,18g
B. 38,72g
C. 36,27g
D. 41,24g
Lời giải:
Chọn đáp án: B
Giải thích:
Số mol NO = 0,06 mol.
Quy hỗn hỗn hợp X về 2 nguyên tố Fe và O
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có:
56x + 16y = 11,36 (1).
Quá trình nhường: Fe0 → Fe+3 + 3e
Quá trình nhận e: O0 + 2e → O-2
N+5 + 3e → N+2
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,18 (2)
Từ (1) và (2) => x = 0,16 và y = 0,15
=> m = 38,72 gam.
Câu 4: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 (trong đó số mol FeO bằng số mol Fe2O3). Hòa tan 4,64 gam A trong dung dịch H2SO4 loãng dư được 200 ml dung dịch X . Tính thể tích dung dịch KMnO4 0,1M cần thiết để chuẩn độ hết 100 ml dung dịch X?
A. 0,1 (l)
B. 0,12 (l)
C. 0,2 (l)
D. 0,24 (l)
Lời giải:
Chọn đáp án: C
Giải thích:
Vì số mol của FeO bằng số mol của Fe2O3 nên ta coi hỗn hợp là Fe3O4
Ta có
Fe3O4 +4H2SO4 → FeSO4 +Fe2(SO4)3 +4H2O
0,02 0,02
Trong 100 ml X sẽ có 0,01 mol FeSO4 nên:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
→ nKMnO4 = 0,02 mol → VKMnO4 = 0,02/0,1 = 0,2 lit
Câu 5: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3, cần 0,05 mol H2. Mặt khác hoà tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thì thu được thể tích V (ml) SO2 (đktc). Giá trị V(ml) là:
A. 112 ml B. 224 ml
C. 336 ml D. 448 ml.
Lời giải:
Chọn đáp án: B
Giải thích:
Quy đổi hỗn hợp X về hỗn hợp hai chất FeO và Fe2O3 với số mol là x, y
Ta có: FeO + H2 → Fe + H2O (1)
x x x
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O (2)
y 3y 2y
Có: x + 3y = 0,05 và 72x +160y = 3,04
=> x = 0,02mol; y = 0,01mol
2FeO + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + SO2 + 4H2O (3)
0,02 0,01mol
Vậy VSO2 = 0,01. 22,4 = 0,224 lít hay 224ml
Câu 6: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư), thu được 4,2 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Tính m?
A. 15g
B. 9g
C. 18g
D. 24g
Lời giải:
Chọn đáp án: A
Giải thích:
Ta có, nFe = 0,225 mol và nSO2 = 0,1875 mol
Quy hỗn hỗn hợp X về 2 nguyên tố Fe và O
Quá trình nhường: Fe0 → Fe+3 + 3e
Quá trình nhận e: O0 + 2e → O-2
S+6 + 2e → S+4
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
0,675 = 2x + 0,375 → x = 0,15
Mặt khác ta có: nên: m = 12,6 + 0,15. 16 = 15 (gam).
Bài giảng: Bài tập sắt, hợp chất của sắt tác dụng với chất oxi hóa mạnh - Cô Nguyễn Thị Thu (Giáo viên VietJack)
Xem thêm các dạng bài tập Hóa học lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:
- Bài toán xác định tên kim loại
- Bài toán hỗn hợp kim loại tác dụng với axit
- Hợp chất sắt tác dụng với axit
- Bài tập về tính oxi hóa của muối Sắt 3 III
- Bài tập về muối của kim loại chuyển tiếp Fe, Cu, Ag, Zn
- Bài tập crom tác dụng với axit
Sách VietJack thi THPT quốc gia 2024 cho học sinh 2k6:
Săn shopee siêu SALE :
- Sổ lò xo Art of Nature Thiên Long màu xinh xỉu
- Biti's ra mẫu mới xinh lắm
- Tsubaki 199k/3 chai
- L'Oreal mua 1 tặng 3
- Soạn Văn 12
- Soạn Văn 12 (bản ngắn nhất)
- Văn mẫu lớp 12
- Giải bài tập Toán 12
- Giải BT Toán 12 nâng cao (250 bài)
- Bài tập trắc nghiệm Giải tích 12 (100 đề)
- Bài tập trắc nghiệm Hình học 12 (100 đề)
- Giải bài tập Vật lý 12
- Giải BT Vật Lí 12 nâng cao (360 bài)
- Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 12 (có đáp án)
- Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 (70 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Lí (18 đề)
- Giải bài tập Hóa học 12
- Giải bài tập Hóa học 12 nâng cao
- Bài tập trắc nghiệm Hóa 12 (80 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Hóa (18 đề)
- Giải bài tập Sinh học 12
- Giải bài tập Sinh 12 (ngắn nhất)
- Chuyên đề Sinh học 12
- Đề kiểm tra Sinh 12 (có đáp án)(hay nhất)
- Ôn thi đại học môn Sinh (theo chuyên đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Sinh (18 đề)
- Giải bài tập Địa Lí 12
- Giải bài tập Địa Lí 12 (ngắn nhất)
- Giải Tập bản đồ và bài tập thực hành Địa Lí 12
- Bài tập trắc nghiệm Địa Lí 12 (70 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Địa (20 đề)
- Giải bài tập Tiếng anh 12
- Giải bài tập Tiếng anh 12 thí điểm
- Giải bài tập Lịch sử 12
- Giải tập bản đồ Lịch sử 12
- Bài tập trắc nghiệm Lịch Sử 12
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Sử (20 đề)
- Giải bài tập Tin học 12
- Giải bài tập GDCD 12
- Giải bài tập GDCD 12 (ngắn nhất)
- Bài tập trắc nghiệm GDCD 12 (37 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn GDCD (20 đề)
- Giải bài tập Công nghệ 12