Cách giải bài tập Sắt tác dụng với axit HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng (hay, chi tiết)

---

---

Bài viết Cách giải bài tập Sắt tác dụng với axit HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Cách giải bài tập Sắt tác dụng với axit HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng.

Cách giải bài tập Sắt tác dụng với axit HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng (hay, chi tiết)

Bài giảng: Bài tập tổng hợp về sắt và hợp chất của sắt - Cô Nguyễn Thị Thu (Giáo viên VietJack)

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết và Phương pháp giải

    Khi cho Fe tác dụng với HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng, trình tự phản ứng xảy ra:

    Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O (1)

    Nếu Fe dư thì tiếp tục xảy ra phản ứng:

    Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)2

    ⇒ Khi cho Fe vào dung dịch HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng, nếu sau phản ứng Fe dư thì muối sinh ra là muối Fe²⁺.

    * Lưu ý: Khi cho Fe và hỗn hợp kim loại, trong đó có Fe tác dụng hết với dung dịch HNO₃ thì:

    m_{muối nitrar} = m_Kl + 62.ne nhận

Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho m(g) Fe vào dung dịch chứa 1,38 mol HNO₃, đun nóng đến kết thúc phản ứng còn 0,75m (g) chất rắn không tan và có 0,38 mol hỗn hợp khí NO, NO₂ thoát ra ở (dktc). Giá trị của m là:

    A. 70         B. 56         C. 84         D. 112

Lời giải:

    Sau phản ứng Fe dư nên chỉ tạo muồi Fe(NO3)2.

    Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃ )₃ + NO + 2H₂O

    Fe + 2Fe(NO₃ )₃ → 3Fe(NO₃ )₂

    Áp dụng sự bảo toàn khối lượng (số mol) N ta có:

    n_{N(trong HNO3)} = n_{N trong Fe(NO3)2} + n_{N trong NO,NO2}

    Hay: 1,28 = 2. n_Fe(NO3)2 + 0,38

    n_Fe(NO3)2 = 0,5 mol = n_Fe phản ứng

    Vậy: m_Fe = 0,5.56 = m - 0,75m ⇒ m = 112 (g)

Bài 2: Cho 6,72 gam Fe vào axit đặc chứa 0,3 mol H₂SO₄, đun nóng (giả sử SO₂ là sản phẩm khử duy nhất). sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được những sản phẩm nào?

Lời giải:

    Ta có n_Fe = 6,72/56 = 0,12(mol)

    ⇒ n_Fedu = 0,12 - 0,1 = 0,02(mol) nên tiếp tục khử Fe₂(SO₄)₃

    ⇒ n_Fe2(SO4)3 = 0,05 - 0,02 = 0,03(mol)

    Vậy sau phản ứng thu được 0,03 mol Fe₂(SO₄)₃ và 0,06 mol FeSO₄

Bài 3: Cho x mol Fe tan hoàn toàn trong dung dịch chứa y mol H₂SO₄ (tỉ lệ x : y = 2 : 5), thu được một sản phẩm khử duy nhất và dung dịch chỉ chứa muối sunfat. Số mol electron do lượng Fe trên nhường khi bị hòa tan là:

    A. 3x         B. y         C. 2x         D. 2y

Lời giải:

    Do H₂SO₄ chưa biết nồng độ nên xét 2 trường hợp:

    * TH1: H₂SO₄ loãng:

    ⇒ loại vì x = y

    * TH2: H₂SO₄ đặc nóng

    Ta có:

    Do Fe dư nên tiếp tục xảy ra phản ứng:

    Vậy Fe hết

    Cuối cùng: Fe → Fe²⁺ nên ta có:

    Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 2x = y

    Đáp án B.

Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe và Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO₃, thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO2) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H₂ bằng 19. Giá trị của V là.

    A. 2,24         B. 5,60         C. 3,36         D.4,48

Lời giải:

    Như vậy đề bài cho axit dư nên 2 muối thu được là Fe³⁺ và Cu²⁺

    Gọi x là số mol Fe và Cu ta có: 56x + 64 x = 12 ⇒ x = 0,1 mol

    Mặt khác:

    Đặt x, y là số mol của NO và NO₂ thì 30x + 46 y = 38 (x+ y) ⇒ x = y

    n_{e nhận} = 3x + y = 4x, n_{e cho} = 0,5 ⇒ 4x = 0,5 . Vậy x = 0,125 mol

    V = 0,125.2. 22.4= 5,6 lít (đáp án B)

B. Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Cho 20 gam bột Fe vào dung dịch HNO₃ và khuấy đến khi phản ứng xong thu V lít khí NO (đkc) và còn 3,2 gam kim loại. Giá trị của V là

    A. 2,24 lít

    B. 4,48 lít

    C. 6,72 lít

    D. 5,6 lít

Lời giải:

Đáp án: B

    Fe còn dư nên dung dịch chỉ gồm Fe²⁺

    Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃ )₃ + NO + 2H₂O

    Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)₂

    m_{Fe (pu)} = 20 – 3,2 =16,8g ⇒ n_Fe = 0,3 mol

    Fe - 2e → Fe²⁺

    N⁺⁵ + 3e → N⁺² (NO)

    BT e ⇒ 3n_NO = 2n_Fe =2.0,3 = 0,6 mol ⇒ n_NO 0,2 mol ⇒ V = 4,48l

Bài 2: 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). Giá trị của b là

    A. 370.

    B. 220.

    C. 500.

    D. 420.

Lời giải:

Đáp án: A

    n_Fe = 2. 58/400 = 0,29 mol

    n_FeSO4 = x , n = y_Fe2(SO4)3

    → m_dd = 152 x + 400y = 51,76

    n_Fe = n_FeSO4 + 2. n_Fe2(SO4)3 = x + 2y = 0,29

    → x = 0,13 mol , y = 0,08 mol

    BT S: nH₂SO₄ = nFeSO₄ + 3Fe₂(SO₄)₃ = 0,13 + 3.0,08 = 0,37

    → b = 0,37.98/9,8% = 370g

Bài 3: Thể tích dung dịch HNO₃ 1M (loãng) ít nhất cần dùng để hoà tan hoàn toàn 18 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu trộn theo tỉ lệ mol 1 : 1 là: ( biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO)

    A. 1,0 lít         B. 0,6 lít         C. 0,8 lít         D. 1,2 lít

Lời giải:

Đáp án: C

    nFe = nCu = 0,15 mol

    - Do thể tích dung dịch HNO₃ cần dùng ít nhất → muối Fe²⁺

    → ∑ ne cho = 2.(0,15 + 0,15) = 0,6 mol

    - Theo ĐLBT mol electron: nH+ = nHNO₃ = (0,6.4) : 3 = 0,8 mol

    → V_HNO3 = 0,8 lít

Bài 4: Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch HNO₃ 1M, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Dung dịch X có thể hoà tan tối đa m gam Cu. Giá trị của m là:

    A. 1,92 gam         B. 3,20 gam         C. 0,64 gam         D. 3,84 gam

Lời giải:

Đáp án: A

    nFe = 0,12 mol → n_e cho = 0,36 mol; nHNO₃ = 0,4 mol → ne nhận = 0,3 mol

    - Do n_e cho > n_e nhận → Fe còn dư → dung dịch X có Fe²⁺ và Fe³⁺

    - Các phản ứng xảy ra là:

    → mCu = 0,03.64 = 1,92 gam

Bài 5: Cho hỗn hợp A gồm 2 gam Fe và 3 gam Cu vào dung dịch HNO₃ thấy thoát ra 0,448 lít khí NO duy nhất (đktc). Tính khối lượng muối trong dung dịch thu được.

    A. 54g         B. 42g         C. 36g         D. 32g

Lời giải:

Đáp án: A

    Ta có: n_NO = 0,02 (mol); n_{Fe ban đầu} = 0,0375 (mol)

    Nếu Fe phản ứng hết, số mol electron nhường = 0,0375 × 3= 0,1125 > 0,06 Fe dư, Cu chưa phản ứng với dung dịch HNO₃.

    Như vậy sau khi phản ứng kết thúc Fe dư, Cu chưa phản ứng muối tạo ta là Fe(NO₃)₂: mFe(NO₃)₂ = 0,03 × 180 = 54(gam)

Bài 6: Nung nóng 16,8 gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm các oxit sắt và sắt dư. Hòa tan hết hỗn hợp X bằng H₂SO₄ đặc nóng thu được 5,6 lít SO₂ (đktc). Hãy xác định khối lượng của hỗn hợp X.

    A. 40g         B. 20g         C.25g         D.32g

Lời giải:

Đáp án: B

    Áp dụng bảo toàn electron cho các quá trình oxi hóa và khử tổng hợp từ các giai đoạn của các phản ứng.

    Ta có: n_Fe = 16,8/56 = 0,3(mol); n_SO2 = 5,6/22,5 = 0,25(mol)

    Theo bảo toàn electron ta có: 4a + 0,5 = 0,9 ⇒ a = 0,1(mol)

    Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

    m_X = m_Fe + m_O2 = 16,8 + 32a = 16,8 + 32.0,1 = 20(gam)

Bài 7: Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe và Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO₃, thu được V lít hỗn hợp X gồm (NO và NO₂) và dung dịch Y chỉ chứa 2 muối và axit dư. Tỉ khối hơi của X đối vơi hidro bằng 19. Tính thể tích hỗn hợp khí X.

    A. 3,36l         B. 4,48l         C. 5,6l         D. 1,2 l

Lời giải:

Đáp án: C

    Ta có: là trung bình cộng nên n_NO = n_NO2

    Trong 12 gam hỗn hợp có 0,1 mol Fe và 0,1 mol Cu

    Fe → Fe³⁺ + 3e         Cu → Cu²⁺ + 2e

    ⇒ ∑n_{electron do chất khử cho} = 0,5(mol)

    Áp dụng định luật bảo toàn electron : 4x = 0,5 ⇒ x = 0,125(mol)

    Vậy : V = 0,125.2.22,4 = 5,6(lít)

Bài 8: Cho hỗn hợp gồm 2 gam Fe và 3 gam Cu vào dung dịch HNO₃ thấy thoát ra 0,448 lít khí NO(đktc). Tính khối lượng muối thu được trong dung dịch , biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

    A. 4,5g         B. 3,6g         C. 2,4g         D. 5,4g

Lời giải:

Đáp án: D

    Phản ứng:

    Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O         (1)

    Fe + 2Fe(NO_{3 3} → 3Fe(NO₃)₂         (2)

    Từ (1) ⇒ n_Fe = n_{Fe(NO3 )3} = n_NO = 0,448/22,4 = 0,02(mol)

    Từ (2) ⇒ n_Fe = 1/2 n_Fe(NO3)2 = 0,01(mol)

    n_Fe(NO3)2 = 3/2 n_Fe(NO3)3 = 0,03(mol)

    n_Fedu = 0,0375 - 0,02 - 0,01 = 0,0075(mol)

    Fe dư nên Cu chưa phản ứng.

    ⇒ m_Fe(NO3)3 = 180*0,03 = 5,4(gam)

Bài 9: Cho 18,5 gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe₃O₄ tác dụng với 200ml dung dịch HNO₃ loãng, đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch Y và 1,46 gam kim loại. Nồng độ mol của dung dịch HNO₃ là:

    A. 2M         B. 2,4M         C. 2,5M         D. 3,2M

Lời giải:

Đáp án: D

    Ta có:

Bài 10: Hòa tan hỗn hợp gồm 0,1 mol Fe và a mol Cu vào dung dịch HNO₃ loãng dư thu được 5,6 lít hỗn hợp NO và N₂ (đktc) có tỷ khối hơi so với H₂ là 14,5. Vậy a có giá trị là:

    A. 0,6625         B. 0,6225         C. 0,0325         D. 0,165

Lời giải:

Đáp án: A

    Gọi x, y là số mol của N₂ và NO trong hỗn hợp.

    Ta có:

    Ta có: ∑n_echo = ∑n_{e nhận} ⇒ 0,3 + 2a = 1,25 + 0,375

    ⇒ a = 0,6625 mol

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 Tốt nghiệp THPT khác:

• Dạng 1: Chuỗi phản ứng hóa học của sắt, crom
• Dạng 2: Nhận biết, điều chế sắt và hợp chất của sắt
• Dạng 4: Kim loại tác dụng với axit, muối
• Dạng 5: Xác định tên kim loại và oxit kim loại
• Dạng 6: Phương pháp quy đổi trong hóa học vô cơ
• 150 câu trắc nghiệm Crom, Sắt, Đồng có lời giải (cơ bản – phần 1)

---

---

---