A. ĐẶT VẤN ĐỀ :
I. LỜI NÓI ĐẦU :
Trong quá trình dạy học hiện nay, việc đổi mới phương pháp dạy học là vô cùng
quan trọng để kịp thời đáp ứng với việc học tập ngày càng được quan tâm của
học sinh, của ngành, của các bậc phụ huynh và toàn xã hội. Do đó đòi hỏi giáo
viên phải trăn trở rất nhiều làm thế nào để nâng cao chất lượng dạy học giúp cho
học sinh có thể vượt qua các kì thi một cách có hiệu quả. Hơn nữa vớí hình thức
thi trắc nghiệm hiện nay việc sử dụng một số phương pháp giải tự luận trước đây
đã không còn phù hợp, yêu cầu đặt ra với mỗi học sinh là trong một thời gian
ngắn nhất phải tìm ra được chính xác đáp án, hình thức thi trắc nghiệm là cơ hội
tốt để các cá nhân thể hiện các thủ thuật và áp dụng các phương pháp ngắn gọn,
hiệu quả tạo tối ưu nhất định đối với cá nhân khác.
Trong thời gian dạy học, Tôi thấy rằng trong các kì thi học sinh giỏi, đại học
đều đề cập đến một số lượng đáng kể các câu lý thuyết và bài tập về sắt, các hợp
chất của sắt rất đa dạng và phong phú ở những mức độ khác nhau. Qua nghiên
cứu Tôi thấy loại bài tập liên quan đến sắt và các hợp chất của sắt được đề cập
rất sớm từ chương trình THCS nó có nhiều dạng, khó phải rất linh động trong
việc giải chúng và những bài tập về sắt phần nào gây khó khăn cho học sinh.
Như vậy bài toán về sắt và hợp chất sắt không thể tách rời trong quá trình dạy
học. Mặc dù sách giáo khoa đề cập từ lớp 9, ở bậc Trung học phổ thông và nhiều
tài liệu khác, song cũng chưa thể đáp ứng nhu cầu đầy đủ cho việc dạy và học
hiện nay. Hơn nữa khi giải loại bài tập này nhiều học sinh lúng túng không biết
nên chọn cách giải nào cho ngắn gọn phù hợp với mỗi loại. Mặt khác phương
pháp giải các bài toán lập về sắt và hợp chất của sắt cũng chưa được trình bày
đầy đủ. Vì lý do trên, Tôi đã chọn đề tài: “Phân loại và phương pháp giải
nhanh một số dạng bài tập về sắt, hợp chất sắt trong luyện thi đại học”.
II. THỰC TRẠNG CỦA BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT:
- Sắt là kim loại đa hoá trị, trong các phản ứng hoá học, tuỳ thuộc vào tác
nhân tham gia phản ứng sắt có thể thể hiện số oxi hoá +2 hoặc +3 hoặc cả +2,
+3. Khi làm bài tập về sắt nó thường gây khó dễ cho nhiều học sinh. Để giúp học
sinh hiểu kỹ hơn về sắt và các hợp chất của sắt thì trong quá trình dạy học tôi
cũng đã đúc kết cho bản thân một số kinh nghiệm khi giải bài tập về sắt và hợp
chất sắt. Bài tập về sắt và hợp chất sắt, nó cũng giữ một vai trò hết sức quan
trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo và hình thành nhân cách cho người
lao động, tự giác, tự lực và sáng tạo nó phù hợp với mọi đối tượng học sinh. Như
vậy khi dạy bài toán về sắt và hợp chất sắt trang bị cho học sinh cách phân loại
bài tập và giải chúng một cách thành thạo góp phần quan trọng trong việc nâng
cao chất lượng đào tạo ở bậc phổ thông và nó giữ vai trò hết sức quan trọng
trong việc dạy và học ở phổ thông.
1
Từ thực trạng trên, để dạy đạt hiệu quả tốt hơn. Tôi đã mạnh dạn phân loại
các bài toán về sắt và đưa ra phương pháp giải cụ thể cho mỗi loại, trên cơ sở đó
giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách chủ động hơn, từ đó áp dụng giải được
những bài tập từ đơn giản đến những bài tập phức tạp.
B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Phương pháp thực hiện:
* Khái quát qua về kim loại sắt và các hợp chất của sắt
** Phân loại các bài toán về sắt
** Đưa ra phương pháp giải chung cho mỗi loại và có ví dụ minh họa
I. CƠ SỞ PHÂN LOẠI
Để phân loại bài toán về sắt người ta dựa trên cơ sở, mục đích và phương tiện
của bài toán
- Dựa vào mục đích : Mục đích của dạng bài tập tìm ra sản phẩm phản ứng và
tính khối lượng các chất hoặc tìm công thức ...
- Dựa vào phương pháp, phương tiện dùng để giải bài toán hóa học và chia thành
các dạng sau
Dạng 1: Kim loại sắt hoặc hỗn hợp kim loại khi phản ứng với dd muối
Dạng 2: Kim loại sắt hoặc hỗn hợp kim loại khi tác dụng với dung dd axit
Dạng 3: Phản ứng nhiệt nhôm
Dạng 4: Một số bài tập kinh điển
Dạng 5: Một số bài tập phức tạp khác
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TỪNG LOẠI VÀ VÍ DỤ ÁP DỤNG
1/ Khái quát qua về kim loại sắt và hợp chất sắt
- Cấu hình eléctron: [Ar] 3d64s2 . Sắt là kim loại chuyển tiếp
Sắt có 2 số oxi hoá bền, đặc trưng là +2 và +3
2
3
0
0
Thế điện cực chuẩn E Fe Fe 0, 44V , E Fe Fe 0, 77V
- Hợp chất sắt (II): Tính chất hoá học cơ bản là tính khử
Fe2+ � Fe3+ + 1e
Ngoài ra Fe2+ còn thể hiện tính oxi hoá: Fe2+ +2e � Fe0
- Hợp chất sắt (III). Tính chất hoá học cơ bản là tính oxi hoá .
Trong các phản ứng: Fe3+ + 1e � Fe2+, Hoặc Fe3+ + 3e � Fe0.
2/ Phân loại và phương pháp giải
Dạng 1: KIM LOẠI SẮT HOẶC HỖN HỢP KIM LOẠI KHI PHẢN ỨNG
VỚI DUNG DỊCH MUỐI
1a/ Kim loại sắt khi phản ứng với dd AgNO3
2
+ Phương pháp : Dựa vào tỉ lệ các chất và thứ tự các cặp oxi hoá khử Fe 2+/Fe,
Fe3+/Fe, Ag+/Ag trong dãy điện hoá rồi từ đó viết phương trình phản ứng và tính
khối lượng các chất theo yêu cầu của bài toán.
Dạng tổng quát : Fe + 2Ag+ � Fe2+ + 2Ag �(1)
Fe + 3Ag+ � Fe3+ + 3Ag � (2)
Nếu đặt
T=
n Ag
nFe
thì có 3 trường hợp xảy ra
+ Trường hợp 1: T � 2 thì chỉ xảy ra phản ứng 1, sản phẩm sau phản ứng
gồm dung dịch Fe2+, chất rắn là Ag hoặc Ag và Fe còn dư.
+ Trường hợp 2: T �3 thì chỉ xảy ra pứ (2), sản phẩm phản ứng gồm dung dịch
Fe3+ Hoặc dung dịch chứa Fe3+ và Ag+, chất rắn là Ag
+ Trường hợp 3: 2 �T �3 thì xảy ra cả pứ (1) và (2)
Ví dụ 1: Cho 3,08 gam Fe vào 150 ml dd AgNO 3 1M, lắc kĩ cho phản ứng xảy
ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là
A. 11,88
B. 16,20
C. 18,20
D. 17,96.
0,15
Giải : n AgNO 0,15mol , nFe 0, 055mol => 1 < T= 0, 055 2, 73 < 2
Nên xảy ra trường hợp 3. Đặt x là số mol Fe ở pứ (1) thì số mol AgNO 3 ở (1) là
2x; y là số mol Fe ở pứ (2) thì số mol AgNO3 ở (2) là 3y
Ta có hệ phương trình:
x+y = 0,055
Vậy
x = 0,04 mol
2x + 3y = 0,15
y= 0,015 mol
3
nAg n AgNO 0,15mol => m = 0,15. 108 = 16,20 (g) => đáp án B
3
Ví dụ 2: Hoà tan 0,784 gam bột sắt trong 100ml dd AgNO 3 0,3M. Khuấy đều để
pứ xảy ra hoàn toàn, thu được 100ml dung dịch X. Nồng độ mol/l chất tan trong
dung dịch X là
A. Fe(NO3)2 0,12M; Fe(NO3)3 0,02M
B. Fe(NO3)3 0,1M
C. Fe(NO3)2 0,14 M
D. Fe(NO3)2 0,14M; AgNO3 0,02M
Giải:
nFe
0, 784
0, 014mol ,
56
nAgNO3 0,1.0,3 0, 03mol
thì 1 < T = 0,03/0,014 < 2 nên bài này có cách giải tương tự như ví dụ 1
kết quả thu được 2 muối là Fe(NO3)2 0,12 M và Fe(NO3)3 0,02 M.
1b/ Hỗn hợp kim loại khác với oxit sắt tác dụng với axit được sản phẩm cho
tác dụng với dd AgNO3.
Ví dụ 1: (Thi thử ĐH lần 2- ĐH KHTN 2012) Hoà tan hoàn toàn 14 gam hỗn
hợp Cu, Fe3O4 vào dd HCl, sau phản ứng còn dư 2,16 gam hỗn hợp chất rắn và
dd X. Cho X tác dụng với AgNO3 dư thu được bao nhiêu gam kết tủa:
A. 45,92
B 12,96
C. 58,88
D. 47,4
3
Giải: Các pứ hoá học xảy ra
Fe3O4 + 8HCl � FeCl2 + 2 FeCl3
x
8x
x
2x
�
Cu + 2FeCl3
CuCl2 + 2FeCl2
x
2x
x
2x
Ta có: 232 x + 64 x = 14- 2,16 = 11,84 => x = 0,04 mol
dd X thu được gồm FeCl2 và CuCl2 . Cho X tác dụng với AgNO 3 dư có các pứ
xảy ra:
Ag+ +
Fe2+ -> Fe3+ + Ag �
� 0,12
0,12 � 0,04 .3
+
- �
Ag + Cl
AgCl �
�
�
0,32
8.0.04
0,32
Vậy khối lưọng kết tủa là: 0,12 .108 + 0,32. 143,5 = 58,88 gam
Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm 11,6 gam sắt từ oxit và 3,2 gam Cu tác dụng với
400ml dd HCl 1M, sau khi kết thúc phản ứng cho dd thu được tác dụng với
AgNO3 dư. Khối lượng kết tủa thu được có giá trị là
A. 16,2 gam
B, 73,6 gam
C. 57,4 gam
D, 83,2 gam
Giải: nFe3O4 0, 05mol , nCu 0, 05mol ; nHCl 0, 4mol
Các pứ hoá học xảy ra
Fe3O4 + 8HCl � FeCl2 + 2 FeCl3
0.05
0,4
0.05
0,1
Cu + 2FeCl3 � CuCl2 + 2FeCl2
0,05
0,1
0,05
0,1
Dung dịch thu được gồm FeCl 2 và CuCl2 . Cho tác dụng với AgNO 3 dư có các
pứ xảy ra:
Ag+ +
Fe2+ -> Fe3+ + Ag �
� 0,15
0,15 � 0,15
+
- �
Ag + Cl
AgCl �
0,4 � 0,4 � 0,4
Vậy khối lưọng kết tủa là: 0,15 .108 + 0,4. 143,5 = 73,6 gam
1c/ Kim loại Fe và kim loại khác khi tác dụng với dd muối
- Phản ứng của kim loại với dung dịch muối là phản ứng oxi hóa – khử nên
thường sử dụng phương pháp bảo toàn mol electron để giải các bài tập phức tạp,
khó biện luận như hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp
nhiều muối. Các bài tập đơn giản hơn như một kim loại tác dụng với dung dịch
một muối, hai kim loại tác dụng với dung dịch một muối,…có thể tính theo thứ
tự các phương trình phản ứng xảy ra
- Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng để tính khối lượng thanh kim
loại sau phản ứng
4
- Từ số mol ban đầu của các chất tham gia phản ứng → biện luận các trường
hợp xảy ra
- Nếu chưa biết số mol các chất phản ứng thì dựa vào thành phần dung dịch sau
phản ứng và chất rắn thu được → biện luận các trường hợp xảy ra
- Kim loại khử anion của muối trong môi trường axit thì nên viết phương trình
dạng ion thu gọn
- Kim loại (Mg → Cu) đẩy được Fe3+ về Fe2+.
Ví dụ: Fe + 2Fe 3+ → 3Fe2+ ;
Cu + 2Fe 3+ → Cu2+ + 2Fe2+
- Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag. Nếu Fe hết, Ag+ còn dư thì:
Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag
Ví dụ 1: Nhúng một thanh kim loại M hóa trị II nặng m gam vào dung dịch
Fe(NO3)2 thì khối lượng thanh kim loại giảm 6 % so với ban đầu. Nếu nhúng
thanh kim loại trên vào dung dịch AgNO 3 thì khối lượng thanh kim loại tăng 25
% so với ban đầu. Biết độ giảm số mol của Fe(NO 3)2 gấp đôi độ giảm số mol của
AgNO3 và kim loại kết tủa bám hết lên thanh kim loại M. Kim loại M là:
A. Pb
B. Ni
C. Cd
D. Zn
2+
+
Giải: Gọi nFe pư = 2x mol → nAg pư = x mol
M + Fe2+ → M2+ + Fe
2x ← 2x →
2x
→ ∆m↓ = 2x.(M – 56)
→ % mKl giảm =
M + 2Ag+ → M2+ + 2Ag
0,5x ← x →
x
→ ∆m↑ = 0,5x.(216 – M)
- Từ (1) ; (2) →
→ % mKl tăng =
4( M 56) 6
216 M
25
2 x ( M 56)
100 6 (1)
m
0,5 x.(216 M
.100 25 (2)
m
=> M = 65 ( Zn ) → đáp án D
Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp bột các kim loại Ni và Cu vào dung dịch AgNO 3
dư. Khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc thu được 54 gam kim loại. Mặt khác
cũng cho m gam hỗn hợp bột các kim loại trên vào dung dịch CuSO 4 dư, khuấy
kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc, thu được kim loại có khối lượng bằng (m+0,5)
gam. Giá trị của m là:
A. 15,5 gam
B. 16 gam
C. 12,5 gam
D. 18,5 gam
Giải: Gọi nNi = x mol ; nCu = y mol có trong m gam hỗn hợp
Ni + 2Ag+ → Ni2+ + 2Ag (1)
Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag (2)
Ni + Cu2+ → Ni2+ + Cu (3)
- Từ (3) → (64 – 59).x = 0,5 → x = 0,1 mol (*)
- Từ (1) → nAg(1) = 0,2 mol → mAg(1) = 21,6 gam
→ mAg(2) = 54 – 21,6 = 32,4 gam → nAg(2) = 0,3 mol → y = 0,15 mol (**)
5
- Từ (*) ; (**) → m = 0,1.59 + 0,15.64 = 15,5 gam → đáp án A
Ví dụ 3: Cho 2,24 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm AgNO 3
0,1M và Cu(NO3)2 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung
dịch X và m gam chất rắn Y. Giá trị của m là:
A. 2,80 gam
B. 4,08 gam
C. 2,16 gam
D. 0,64 gam
+
2+
Giải: nFe = 0,04 mol ; nAg = 0,02 mol ; nCu = 0,1 mol
Thứ tự các phản ứng xảy ra là: (Fe2+/Fe < Cu2+/Cu < Fe3+ < Fe2+ < Ag+ < Ag)
Fe + 2Ag+ → Fe2+ + 2Ag (1)
0,01← 0,02 →
0,02
2+
2+
Fe + Cu → Fe + Cu (2)
0,03
→
0,03
Từ (1) ; (2) → mY = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam → đáp án B
Ví dụ 4: Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO 3)2 0,2M
và H2SO4 0,25M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,6m gam
hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị
của m và V lần lượt là:
A. 17,8 và 4,48
B. 17,8 và 2,24
C. 10,8 và 4,48
D. 10,8 và 2,24
2+
+
Giải:
nCu = 0,16 mol ; n NO3 = 0,32 mol ; nH = 0,4 mol
- Các phản ứng xảy ra là:
Fe + 4H+ + NO3 → Fe3+ + NO + 2H2O (1)
0,1 ← 0,4 → 0,1
0,1
0,1
→ VNO = 0,1.22,4 = 2,24 lít (*)
Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+ (2)
0,05 ← 0,1
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu (3)
0,16 ← 0,16
- Từ (1) ; (2) ; (3) → nFepư = 0,1 + 0,05 + 0,16 = 0,31 mol
- Hỗn hợp bột kim loại gồm Fe dư và Cu → (m – 0,31.56) + 0,16.64 = 0,6m
→ m = 17,8 gam (**)
**Một số ví dụ khác để các bạn đồng nghiệp tham khảo
Câu 1: Cho hỗn hợp A gồm 11,2 gam Fe và 2,4 gam Mg vào dung dịch có chứa
0,1 mol Ag+, 0,15 mol Fe3+ và 0,15 mol Cu2+. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn
thu được dung dịch B và m gam chất rắn. Giá trị của m là
A. 20,4
B.23,6
C.21,8
D. 3,24
Câu 2: Cho hỗn hợp gồm 1,2 mol Mg và x mol Zn vào dung dịch chứa 2 mol
Cu2+ và 1 mol Ag+ đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được một dung
dịch chứa ba ion kim loại. Trong các giá trị sau đây, giá trị nào của x thoả mãn
trường hợp trên:
A. 1,8
B. 1,5
C. 1,2
D. 2,0
6
Câu 3 : (Thi thử ĐH lần 2- 2010 THPT Ba Đình) Cho hỗn hợp X dạng bột gồm
0,05 mol Fe và 0,1 mol Al vào 200 ml dung dịch AgNO 3 2,1M. Sau khi phản
ứng xảy ra hoàn toàn thu được dd Y và chất rắn Z. Dung dịch Y chứa các ion
A. Al3+, Fe2+, Ag+, NO3B. Al3+, Fe3+, Ag+, NO3
C. Al3+, Fe3+, Fe2+, NO3D. Al3+, Fe2+, NO3Câu 4 : Cho m gam Fe tác dụng hết với dung dịch chứa y mol CuSO 4 và z mol
H2SO4 loãng, sau phản ứng hoàn toàn thu được khí H2, m gam Cu và dung dịch
chỉ chứa một chất tan duy nhất. Mối quan hệ giữa y và z là
A. y = 7z.
B. y = 5z.
C. y = z.
D. y = 3z.
Câu 5: Cho hỗn hợp bột gồm 0,48g Mg và 1,68 gam Fe vào dung dịch CuCl2
rồi khuấy đều đến phản ứng hoàn toàn thu được 3,12 gam chất rắn không tan X.
Số mol CuCl2 tham gia phản ứng là:
A. 0,06mol.
B. 0,04mol.
C. 0,05mol.
D. 0,03mol.
Dạng 2: KIM LOẠI SẮT HOẶC HỖN HỢP KIM LOẠI SẮT VÀ KIM
LOẠI KHÁC KHI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT
2a/ Một số chú ý khi giải bài tập:
- Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H2SO4 loãng (H+ đóng vai trò là chất
oxi hóa) thì tạo ra muối có số oxi hóa thấp và giải phóng H2:
M + nH+ → Mn+ + n/2H2 (nH+ = nHCl + 2nH2SO4)
- Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H 2SO4 loãng, HNO3 → viết phương
trình phản ứng dưới dạng ion thu gọn (H+ đóng vai trò môi trường, NO3 đóng vai
trò chất oxi hóa) và so sánh các tỉ số giữa số mol ban đầu và hệ số tỉ lượng trong
phương trình xem tỉ số nào nhỏ nhất thì chất đó sẽ hết trước (để tính theo)
- Các kim loại tác dụng với ion NO3 trong môi trường axit H+ xem như tác dụng
với HNO3
- Khi hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với hỗn hợp axit thì dùng định luật bảo
toàn mol electron và phương pháp ion – electron để giải cho nhanh. So sánh tổng
số mol electron cho và nhận để biện luận xem chất nào hết, chất nào dư
- Khi hỗn hợp kim loại trong đó có Fe tác dụng với H 2SO4 đặc nóng hoặc HNO3
cần chú ý xem kim loại có dư không. Nếu kim loại (Mg → Cu) dư thì có phản
ứng kim loại khử Fe3+ về Fe2+.
Ví dụ: Fe + 2Fe3+ → 3Fe2+;
Cu + 2Fe3+ → Cu2+ + 2Fe2+
- Khi hòa tan hoàn hoàn hỗn hợp kim loại trong đó có Fe bằng dung dịch HNO 3
mà thể tích axit cần dùng là nhỏ nhất → muối Fe2+
- Kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ ưu tiên phản ứng trước
- Nếu đề bài yêu cầu tính khối lượng muối trong dung dịch, ta áp dụng công thức
sau:
mmuối = mcation + manion tạo muối = mkim loại + manion tạo muối
7
(manion tạo muối = manion ban đầu – manion tạo khí)
- Cần nhớ một số các bán phản ứng sau:
NO3 + e + 2H+ → NO2 + H2O
2H+ + 2e → H2
NO3 + 3e + 4H+ → NO +2H2O
SO42– + 2e + 4H+ → SO2 + 2H2O
SO42– + 6e + 8H+ → S + 4H2O
2 NO3 + 8e + 10H+→ N2O + 5H2O
SO42– + 8e + 10H+ → H2S + 4H2O
2 NO3 + 10e + 12H+ → N2 + 6H2O
NO3 + 8e + 10H+ → NH4+ + 3H2O
- Cần nhớ số mol anion tạo muối và số mol axit tham gia phản ứng:
n SO42–tạo muối = Σ. a/2. nX (a là số electron mà S+6 nhận để tạo sản phẩm khử X)
n H2SO4 phản ứng = 2nSO2 + 4nS + 5nH2S
n NO3–tạo muối = Σ a.nX (a là số electron mà N+5 nhận để tạo ra sản phẩm khử X)
n HNO3 phản ứng = 2nNO2 + 4nNO + 10nN2O + 12nN2
2b/ Một số ví dụ minh họa
Đối với loại bài toán này nên đưa về 3 trường hợp
- Trường hợp 1: Khi Fe hoặc hỗn hợp kim loại Fe và kim loại khác tác dụng với
dd HNO3 loãng , HNO3 đặc, nóng và H2SO4 đặc, nóng mà các dung dịch axit này
đều dư thì muối thu được là Fe3+
Ví dụ 1: ( Đại học khối A- 2007) 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 H 2
bằng 19. Giá trị của V là.
A. 2,24
B. 5,60
C. 3,36
D.4,48
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
Fe � Fe3+ + 3e ,
Cu � Cu2+ + 2e
0,1 mol
0,3 mol
0,1 mol
0,2 mol
Mặt khác: d X / H 19 M X 38
Đặt x, y là số mol của NO và NO2 thì 30x + 46 y = 38 (x+ y) => x = y
ne nhận = 3x + y = 4x, ne cho = 0,5 => 4x = 0,5 . Vậy x= 0,125 mol
V = 0,125.2. 22.4= 5,6 lít (đáp án B)
Ví dụ 2: (ĐH khối A- 2009) Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào
400 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm H2SO4 0,5 M và NaNO3 0,2 M. Sau khi các
phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và khí NO (sản phẩm khử duy
nhất). Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì lượng kết tủa thu
được là lớn nhất.
Giá trị tối thiểu của V là:
A. 360 ml
B. 240 ml
C. 400 ml
D. 120 ml
2
8
Giải : nFe = 0,02 mol ; nCu = 0,03 mol → Σ ne cho = 0,02.3 + 0,03.2 = 0,12 mol;
nH+ = 0,4 mol ; n NO3 = 0,08 mol (Ion NO3 trong môi trường H+ có tính oxi hóa
mạnh như HNO3)
- Bán phản ứng:
NO3 + 3e + 4H+ → NO + 2H2O
Do
0,12 0, 08 0, 4
=>
3
1
4
kim loại kết và H+ dư 0,12→
0,16
+
→ nH dư = 0,4 – 0,16 = 0,24 mol
→ Σ nOH– (tạo kết tủa max) = 0,24 + 0,02.3 + 0,03.2 = 0,36
→ V = 0,36 lít hay 360 ml → đáp án A
Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 100 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu , Ag trong dung dịch
HNO3 (dư). Kết thúc phản ứng thu được 13,44 lít hỗn hợp khí Y gồm NO 2, NO,
N2O theo tỉ lệ số mol tương ứng là 3 : 2 : 1 và dung dịch Z (không chứa muối
NH4NO3). Cô cạn dung dịch Z thu được m gam muối khan. Giá trị của m và số
mol HNO3 đã phản ứng lần lượt là:
A. 205,4 gam và 2,5 mol
B. 199,2 gam và 2,4 mol
C. 205,4 gam và 2,4 mol
D. 199,2 gam và 2,5 mol
Giải : nY = 0,6 mol → nNO2 = 0,3 mol ; nNO = 0,2 mol ; nN2O = 0,1 mol
- n NO3 tạo muối = nNO 2 + 3.nNO + 8.nN 2 O = 0,3 + 3.0,2 + 8.0,1 = 1,7 mol
→ mZ = mKl + m NO3 tạo muối = 100 + 1,7.62 = 205,4 gam (1)
- nHNO3 phản ứng = 2.nNO 2 + 4.nNO + 10.nN 2 O = 2.0,3 + 4.0,2 + 10.0,1 = 2,4 mol (2)
- Từ (1) ; (2) → đáp án C
- Trường hợp 2: Fe hoặc hỗn hợp kim loại Fe và kim loại khác tác dụng với các
dung dịch axit trên mà kim loại dư, hoặc lượng axit là tối thiểu thì sản phẩm là
muối Fe2+
Áp dụng
Ví dụ 1: 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
Giải:
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 → VHNO3 = 0,8 lít
Ví dụ 2: Cho 10 gam hỗn hợp Fe, Cu (trong đó Fe chiếm 40% khối lượng) vào
dung dịch H2SO4 đặc, đun nóng sau khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch
X, khí Y và còn lại 6,64 gam kim loại chưa tan hết. Khối lượng muối khan tạo
thành trong dung dịch là.
A. 9,12 gam
B. 12,5 gam
C. 14,52 gam
D. 12 gam
9
Giải
Do sau phản ứng còn kim loại chưa tan hết nên chỉ có muối Fe2+ tạo thành
mFe = 10.40%= 4 gam ; mFetan= 10 - 6,64 = 3,36 gam
m Fe dư = 4- 3,36 = 0,64 gam
3, 36
nFe
0, 06mol
56
Fe0 -> Fe2+ + 2e ;
S+6 + 2e -> S+4
0,06
0,12
0,06 0,12
Khối lượng muối khan thu được là: 0,06. 96 + 3,36 = 9,12 gam
Ví dụ 3: Cho 2,236 gam hỗn hợp A dạng bột gồm Fe và Fe 3O4 hoà tan hoàn toàn
trong 100ml dd HNO3 có nồng độ C (mol/l), có 246,4 ml khí NO (đktc) thoát ra.
Sau phản ứng còn lại 0,448 gam kim loại. Giá trị của C là.
A. 0,5 M
B. 0,68 M
C. 0,4 M
D. 0,72 M
Giải
Fe + 4 HNO3 � NO + Fe(NO3)3 + 2H2O
x
4x
x
x
3 Fe3O4 + 28 HNO3 � NO + 9 Fe(NO3)3 + 14 H2O
3y
28 y
y
9y
�
sau đó: 2Fe(NO3)3 + Fe
3 Fe(NO3)2
x 9y
mà x + y = nNO = 0,011
2
x 9y
56 = 2,236- 0,448 = 1,788
Nên : 56 x + 3y.232 +
2
x + 9y
=> 84 x + 948 y = 1,788 => x= 0,01 mol; y =0,001 mol
nHNO 4 x 28 y 0, 068mol => CHNO3 =0,68 M.
Về bản chất hoá học thì học sinh viết phương trình phản ứng và có cách giải như
trên, Hoặc học sinh chọn cách giải nhanh bằng phương pháp bảo toàn electron
như sau:
Fe0 � Fe2+ + 2e ;
Fe3O4 + 2e � 3 Fe2+
x
x
2x
y
2y
3y
+5
+2
N + 3e � N
0,033
0,011
Tổng mol e cho = tổng mol e nhận nên: 2x - 2y = 0,033 (1)
Mặt khác : khối lượng Fe và Fe3O4 tan là:
56 x + 232 y = 2,236 - 0,448 = 1,788(2)
Giải (1) và (2) ta được y = 0,003 mol; x = 0,0195 mol
Vậy nHNO3 2nFe ( NO3 )2 nNO 2( x 3 y ) 0,011 0,068mol => C = 0,68M
3
10
- Trường hợp 3: Cả hai muối Fe3+ và Fe2+ được tạo thành
Ví dụ 1: Hoà tan 6,72 gam Fe trong một lượng HNO 3 loãng thu được 2,24 lít khí
NO (đktc) và dd A. Cô cạn dung dịch A thu được m gam muối khan. Tính m, thể
tích HNO3 2M đã tham gia phản ứng
Giải
Giả sử Fe � Fe3+ + 3e thì n e cho = ( 6,72 : 56). 3 = 0,36 mol
N+5 + 3e � N+2 => ne nhận = ( 2,24: 22,4). 3 = 0,3 mol
Từ đây suy ra số mol e cho khác số mol e nhận nên có 2 muối tạo thành
Fe0 � Fe3+ + 3e
Fe0 � Fe 2 2e ;
x
x
2x
y
y
3y
+5
+2
N + 3e � N
0,1
0,3
0,1
Ta có hệ
x + y = 0,12
=> x = y = 0,06 mol
2x + 3y = 0,3
m muối khan = 0,06 . 180 + 0,06 .242 = 25,32 gam
nHNO3 2nFe ( NO3 )2 3nFe ( NO3 )3 nNO 0,31(mol )
=> VHNO 3 = 0,31/2 = 0,155 (l)
Ví dụ 2 : Cho 6,72 gam Fe vào 400 ml dung dịch HNO 3 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:
B. 3,20 gam
C. 0,64 gam
D. 3,84 gam
A. 1,92 gam
Giải:
nFe = 0,12 mol → ne cho = 0,36 mol; nHNO3 = 0,4 mol → ne nhận = 0,3 mol
- Do ne cho > ne nhận → Fe còn dư → dung dịch X có Fe2+ và Fe3+
- Các phản ứng xảy ra là:
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
0,1 ← 0,4 →
0,1
3+
Fe (dư) + 2Fe → 3Fe2+ , Cu + 2Fe3+ (dư) → Cu2+ + 2Fe2+
0,02 → 0,04
0,03 ← 0,06
→ mCu = 0,03.64 = 1,92 gam → đáp án A
**Một số ví dụ khác để các bạn đồng nghiệp tham khảo
Câu 1: Hoà tan hết 2,08 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu bằng dd HNO3 thu được dd
X và 672 ml khí NO (đktc). Thêm từ từ 1,2 gam Mg vào hỗn hợp X đến khi phản
ứng xảy ra hoàn toàn thu được 224 ml khí NO (đktc), dd Y và m gam chất rắn
không tan. Giá trị của m là
A. 1,44 gam
B. 1,52 gam
C. 0,84 gam
D. 1,71gam
Câu 2: Cho 12 gam hỗn hợp Fe và Cu vào 200ml dd HNO 3 2M, thu được một
chất khí (sản phẩm khử duy nhất) không màu, hoá nâu trong không khí và có
một kim loại dư. Sau đó cho thêm dd H2SO4 2M, thấy chất khí trên tiếp tục thoát
ra, để hoà tan hết kim loại cần 33,33 ml. Khối lượng Fe trong hỗn hợp là.
11
A. 8,4 g
B. 2,8 g
C. 5,6 g
D. 1,4 g
Câu 3: Cho x mol Fe tan hết trong dung dịch chứa y mol HNO 3 (tỷ lệ x : y = 16 :
61) ta thu được một sản phẩm khử Y duy nhất và dung dịch Z chỉ chứa muối sắt.
Số mol electron mà x mol Fe đã nhường khi tham gia phản ứng là :
A. 0,75y mol
B. y mol
C. 2x mol
D. 3x mol
Câu 4: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3, 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. Dung dịch X có thể hoà tan được tối đa 11,2 gam Fe. Số
mol của HNO3 có trong dung dịch ban đầu là:
A. 0,94 mol.
B. 0,64 mol.
C. 0,86 mol.
D. 0,78 mol.
Câu 5: ( Thi thử ĐH lần 2- 2010 THPT Ba Đình) Cho hỗn hợp A gồm 0,2 mol
Mg và 0,3 mol Fe phản ứng với V lít dd HNO 3 1M thu được dd B và hỗn hợp khí
C gồm 0,05 mol; N2O, 0,1 mol NO và còn lại 2,8 gam kim loại. Giá trị của V là
A. 1,22 lít
B. 1,1 lít
C. 1,15 lít
D. 0,9 lít
Dạng 3: BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI OXIT KIM LOẠI
(PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM)
3a/ Một số chú ý khi giải bài tập:
- Phản ứng nhiệt nhôm: Al + oxit kim loại
oxit nhôm + kim loại
Hỗn hợp A
Hỗn hợp B
- Thường gặp
+ 2Al + Fe2O3
Al2O3 + 2Fe
+ 2y Al + 3 FexOy
Al2O3 + 3x Fe
+ (6x - 4y ) Al + 3x Fe2O3
6 FexOy + (3x - 2y)
- Nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn thì tuỳ theo tính chất của hỗn hợp Y tạo thành
để biện luận . Ví dụ:
+ Hỗn hợp Y chứa 2 kim loại =. Al dư; oxits kim loại hết
+ Hỗn hợp Y tác dung với dung dịch bazơ kiềm (NaOH, KOH,...)giải
phóng H2 => Al dư.
+ Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng
hỗn hợp Y chứa (Al2O3 + Fe) hoặc (Al2O3 + Fe + Al dư) hoặc (Al2O3 + Fe)+ oxit
kim loại dư.
- Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp Y gồm Al2O3, Fe, Al dư và
Fe2O3 dư.
- Thường sử dụng:
+ Định luật bảo toàn khối lượng : mhh X = mhh Y
+ Định luật bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử ): nAl (X) = nAl (Y); nFe (X) = n Fe (Y) nO
(X) = nO (Y)
12
3b/ Một số ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe 2O3 (trong điều kiện không có
không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn , thu được hỗn hợp rắn Y. Chia Y
thành hai phần bằng nhau:
• Phần 1: tác dụng với dung dịch H 2SO4 loãng (dư) sinh ra 3,08 lít khí H 2 (ở
đktc)
• Phần 2: tác dụng với dung dịch NaOH (dư) sinh ra 0,84 lít khí H2 (ở đktc). Giá
trị của m là:
A. 22,75 gam
B. 21,40 gam
C. 29,40 gam
D. 29,43 gam
Giả:
nH 2 (1) = 0,1375 mol, nH 2 (2) = 0,0375 mol
- Hỗn hợp rắn Y tác dụng với NaOH giải phóng H 2 → Al dư và vì phản ứng xảy
ra hoàn toàn nên thành phần hỗn hợp rắn Y gồm: Al 2O3, Fe và Al dư
- Gọi nFe = x mol ; nAl dư = y mol có trong 1/2 hỗn hợp Y
Từ đề ra ta có hệ phương trình:
- Theo đlbt nguyên tố đối với O và Fe: nAl 2O3 = nFe2O3 = nFe/ 2 = 0,05 mol
- Theo đlbt khối lượng: m = (0,05.102 + 0,1.56 + 0,025.27).2 = 22,75 gam →
đáp án A
Ví dụ 2: Nung nóng m gam hỗn hợp gồm Al và Fe3O4 trong điều kiện không có
không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X
tác dụng với dung dịch NaOH (dư) thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít
khí H2 (ở đktc). Sục khí CO2 (dư) vào dung dịch Y, thu được 39 gam kết tủa.
Giá trị của m là
A. 45,6 gam
B. 57,0 gam
C. 48,3 gam
D. 36,7 gam
Giải: : nH2 = 0,15 mol ; nAl(OH)3 = 0,5 mol
- Từ đề suy ra thành phần hỗn hợp rắn X gồm: Fe, Al 2O3 (x mol) và Al dư (y
mol)
- Các phản ứng xảy ra là:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4]
CO2 + Na[Al(OH)4] → Al(OH)3 + NaHCO3
nH2 = 0,15 mol → y = 0,1 mol
- Theo đlbt nguyên tố đối với Al: 2x + y = 0,5 → x = 0,2 mol
- Theo đlbt nguyên tố đối với O: nO( Fe3O4 ) = nO( Al2O3 )
→ nFe3O4 = 0,2 .3/4 = 0,15 mol
13
- Theo đlbt nguyên tố đối với Fe: nFe = 3nF 3O4 = 3.0,15 = 0,45 mol
- Theo đlbt khối lượng: m = 0,45.56 + 0,2.102 + 0,1.27 = 48,3 gam → đáp án C
Ví dụ 3: Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp X gồm Al và một oxit sắt
FexOy (trong điều kiện không có không khí) thu được 92,35 gam chất rắn Y. Hòa
tan Y trong dung dịch NaOH (dư) thấy có 8,4 lít khí H 2 (ở đktc) thoát ra và còn
lại phần không tan Z. Hòa tan 1/2 lượng Z bằng dung dịch H 2SO4 đặc, nóng (dư)
thấy có 13,44 lít khí SO2 (ở đktc) thoát ra. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Khối lượng Al2O3 trong Y và công thức oxit sắt lần lượt là:
A. 40,8 gam và Fe3O4
B. 45,9 gam và Fe2O3
C. 40,8 gam và Fe2O3
D. 45,9 gam và Fe3O4
Giải:
nH 2 0,375mol ; nSO2 ( Z ) 2.0, 6 1, 2mol
- Từ đề suy ra thành phần chất rắn Y gồm: Fe, Al2O3, Al dư và phần không tan Z
là Fe
nH 2 0,375mol → nAl dư = 0,25 mol
nSO2 ( Z ) 2.0, 6 1, 2mol => nFe = 1,2.2/3 = 0,8 mol
- mAl2O3 = 92,35 – 0,8.56 – 0,25.27 = 40,8 gam (1) → nAl2O3 = 0,4 mol
- Theo đlbt nguyên tố đối với O → nO( FexOy ) = 0,4.3 = 1,2 mol
x nFe 0,8 2
→ công thức oxit sắt là Fe2O3 (2)
- Ta có:
y n0 1, 2 3
- Từ (1) ; (2) → đáp án C
Ví dụ 4: Trộn 5,4 gam bột Al với 17,4 gam bột Fe 3O4 rồi tiến hành phản ứng
nhiệt nhôm (trong điều kiện không có không khí). Giả sử chỉ xảy ra phản ứng
khử Fe3O4 thành Fe. Hòa tan hoàn toàn chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch
H2SO4 loãng (dư) thu được 5,376 lít khí H2 (ở đktc). Hiệu suất phản ứng nhiệt
nhôm và số mol H2SO4 đã phản ứng là:
A. 75% và 0,54 mol
B. 80% và 0,52 mol
C. 75 % và 0,52 mol
D. 80 % và 0,54 mol
Giải: nAl = 0,2 mol ; nFe3O4 = 0,075 mol ; nH2 = 0,24 mol
- Phản ứng xảy ra không hoàn toàn:
8Al + 3Fe3O4
4Al2O3 + 9Fe
x→ 3/8 x
0,5x
9/8 x(mol)
- Hỗn hợp chất rắn gồm
14
- Ta có phương trình:
9/8 x.2 + (0,2 – x).3 = 0,24.2 → x = 0,16 mol →
1, 6
Hphản ứng = 0, 2 100% 80% (1)
- nH+phản ứng = 2.nFe + 3.nAl + 6.nAl2O3 + 8.nFe3O4 = 0,36 + 0,12 + 0,48 + 0,12
= 1,08 mol
→ nH2SO4phản ứng = 1,08/2 = 0,54 mol (2)
- Từ (1) ; (2) → đáp án D
Dạng 4: MỘT SỐ BÀI TOÁN KINH ĐIỂN
4a/ Nội dung tổng quát:
M
O2
(1)
hỗn hợp rắn (M, MxOy)
HNO3 ( H 2 SO4 )
M+n + sản phẩm khử
2
m gam
m1 gam
(n là số oxi hóa cao nhất của M)
(M là kim loại Fe hoặc Cu) và dung dịch HNO 3 (H2SO4 đặc, nóng) lấy vừa đủ
hoặc dư
Loại bài tập này có nhiều cách giải khác nhau, tuy nhiên trong phạm vi bài
viết này tôi chỉ đưa ra một cách giải nhanh giúp học sinh nắm vững và áp dụng
thành thạo còn các cách giải khác yêu cầu hs đọc tài liệu
- Gọi: nM = x mol ; ne (2) nhận = y mol →∑ ne nhường = x.n mol
m m2
- Theo đlbt khối lượng từ (1) → nO = 1
mol
16
m m2
m m
- ∑ ne nhận = ne (oxi) + ne (2) = 1
.2 + y = 1 2 + y mol
8
16
m m2
- Theo đlbt mol electron: ∑ ne nhường = ∑ ne nhận → x.n = 1
+y
8
m m2
- Nhân cả hai vế với M ta được: (M.x).n = 1
M+ M.y
8
M .m1 8My
M
M
m1
m My → m =
→ m.n =
(*)
8
8
M 8n
- Thay M = 56 (Fe) ; n = 3 vào (*) ta được: m = 0,7.m1 + 5,6.y (1)
- Thay M = 64 (Cu) ; n = 2 vào (*) ta được: m = 0,8.m1 + 6,4.y (2)
15
(Khi biết 2 trong 3 đại lượng m, m1, y ta sẽ tính được đại lượng còn lại)
Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: ( Trích đề th ĐH KA- 2007). 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 m là:
A. 38,72 gam
B. 35,50 gam
C. 49,09 gam
D. 34,36 gam
Giải:
nNO = 0,06 mol → y = 0,06.3 = 0,18 mol
0, 7.11,36 5, 6.0,18
0,16mol
Theo công thức (1) ta có: nFe =
56
→ nFe(NO3)3 = 0,16 mol
→ mmuối khan = 0,16.242 = 38,72 gam → đáp án A
Ví dụ 2: Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X gồm FeO, Fe 3O4, Fe2O3 cần 0,05
mol H2. Mặt khác, hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch H 2SO4
đặc thu được V ml khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Giá trị của V là:
A. 112 ml
B. 224 ml
C. 336 ml
D. 448 ml
Giải: Thực chất phản ứng khử các oxit là: H2 + O(oxit) → H2O.
Vì vậy nO(oxit) = nH2 = 0,05 mol → mFe = 3,04 – 0,05.16 = 2,24 gam
2, 24 0, 7.3, 04
0, 02mol
Theo công thức (1) ta có: ne nhận (S+6 → S+4) = y =
5, 6
→ nSO2 = 0,01 mol → V = 0,01.22,4 = 0,224 lít hay 224 ml → đáp án B
Ví dụ 3: Nung m gam bột Cu trong oxi thu được 37,6 gam hỗn hợp rắn X gồm
Cu, CuO và Cu2O. Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch H 2SO4 đặc, nóng (dư)
thấy thoát ra 3,36 lít khí (ở đktc). Giá trị của m là:
A. 25,6 gam
B. 32 gam
C. 19,2 gam
D. 22,4 gam
Giải : nSO2 = 0,15 mol → y = 0,15.2 = 0,3 mol
Theo công thức (2) ta có: m = 0,8.37,6 + 6,4.0,3 = 32 gam → đáp án B
Dạng 5: MỘT SỐ BÀI TOÁN PHỨC TẠP KHÁC
* Tính oxi hoá của hợp chất sắt 3
Giáo viên phải cho học sinh biết muối sắt 3 thể hiện tính oxi hoá mạnh
Ví dụ 2: (Trích đề thi chọn đội tuyển học HS giỏi cấp tỉnh-THPT Ba Đình 2012)
Cho từ từ khí H2S vào 300ml dung dịch CuCl2 0,1M và FeCl3 0,1M đến bão hoà
thu được dung dịch A và chất rắn B. Thêm 100ml dung dịch Cu(NO 3)2 0,1M vào
dung dịch A thấy xuất hiện chất rắn không tan nặng 1,44 gam, khí D duy nhất
không màu hoá nâu ngoài không khí và dung dich E có màu vàng nhạt.
a/ Tính khối lượng chất rắn B.
16
b/ Tính thể tích khí H2S ở 1,1atm; 27,30C
c/ Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch E
Giải:
a/ Số mol CuCl2 =0,03 mol, số mol FeCl 3 = 0,03 mol. Khi cho H2S vào dung
dịch xảy ra phản ứng:
Cu2+ + H2S → CuS � + 2H+
0,03 mol 0,03 mol 0,03 mol 0,06 mol
2 Fe3+ + H2S → 2 Fe2+ + S � + 2H+
0,03 mol 0,015 mol 0,03 mol 0,015 mol 0,03 mol
Chất rắn B gồm: CuS 0,03mol và S 0,015 mol
=> mB = 3,36 gam
b/ Dung dịch A gồm: H+ = 0,09 mol; Fe2+ = 0,15 ml; H2S bão hòa.
nCu ( NO3 )2 0, 01mol .
Khi cho dung dịch Cu(NO3)2 vào dd A có phản ứng
Cu2+ + H2S → CuS � + 2H+
0,01 mol 0,01 mol 0,01 mol 0,02 mol
Vì dung dịch E không có màu xanh nên Cu2+ tác dụng hết.
Khí D không màu, hoá nâu ngoài không khí là NO.
Chất rắn không tan phải là S nặng 1,44 - 0,01. 96 = 0,48 gam tạo thành theo phản
ứng
3 H2S + 2 NO3 + 2H+ → 3S +
2NO + 4 H2O
0,015 mol 0,01 mol 0,01 mol 0,015 mol
Vì NO3 dư nên H2S tác dung hết. Sau đó:
3 Fe2+ + NO3 + 4H+ → 3Fe3+ +
0,03 mol 0,01 mol 0,04 mol 0,03 mol
Vậy số mol H2S ban đầu = 0,07 mol => V
H2S
NO + 2 H2O
= 1,568 lit
c/ Dung dịch E gồm: Fe3+ = 0,03mol; H+ = 0,06 mol; Cl- = 0,15mol
Vậy dung dịch E chứa 2 chất tan là FeCl3: CM= 0,03/0,4 = 0,075 mol
HCl; CM= 0,06/0,4 = 0,15 mol.
Bài tập áp dụng
Ví dụ : (Thi thử ĐH trường Amterđam Hà Nội 2012).
Hòa tan m gam hh X gồm CuCl 2 và FeCl3 trong nước được dung dịch Y Chia Y
thành 2 phần bằng nhau. Phần 1: cho khí H 2S dư vào được 1,28 g kết tủa. Phần
2: cho Na2S dư vào được 3,04 g kết tủa. Giá trị của m là:
17
A. 10,2 g
B. 9,2 g
C. 8,4 g
D. 14,6 g
** Giải bài toán bằng phương pháp quy đổi
Ví dụ 3 : Hòa tan hoàn toàn 3,76 gam hỗn hợp: S, FeS, FeS 2 trong HNO3 dư
được 0,48 mol NO2 và dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH) 2 dư vào X, lọc kết
tủa nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn thu được là:
A. 17,545 gam
B. 18,355 gam
C. 15,145 gam
D. 2,4 gam
Giải
Phương pháp chung của loại bài tâp này là dùng quy đổi
Quy đổi hỗn hợp trên về 2 nguyên tố là Fe và S
Coi hỗn hợp gồm x mol Fe và y mol S. Ta có: 56x + 32y = 3,76 (*)
Các quá trình cho nhận electron:
Fe0 → Fe3+ + 3e
x mol x mol 3x mol
S → S+6 + 6e
y mol y mol 6y mol
N+5 + 1e → N+4
0,48mol 0,48 mol
�n
echo
Từ (*) và (**) suy ra
�ne
nhận
, nên ta có 3x + 6y = 0,48 mol (**).
x = 0,03 mol
y = 0,065 mol
mchất rắn = 1/2.0,03. 160 + 0,065.233 = 17,545 gam => đáp án A
***Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố :
- Trong phản ứng hóa học, các nguyên tố luôn được bảo toàn.
Nguyên tắc áp dụng :
- Trong phản ứng hóa học, tổng số mol của nguyên tố trước và sau phản ứng
luôn bằng nhau.
Bài tập 1 : Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,12 mol FeS2 và a mol Cu2S vào
axit HNO3 (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy
nhất NO. Giá trị của a là :
A. 0,04.
B. 0,075.
C. 0,12.
D. 0,06.
Giải:
HNO
� Fe2(SO4)3
Ta có sơ đồ: 2 FeS2 ���
0,12
0,06
3
HNO
� 2CuSO4
Cu2S ���
a
2a
3
18
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố S:
0,012.2 + a = 0,06.3 + 2a => a = 0,06 mol
Chọn đáp án D
Bài tập áp dụng
Bài tập 1 : Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm x mol FeS 2 và y mol Cu2S vào axit
HNO3 (vừa đủ), thu được dung dịch X (chỉ chứa hai muối sunfat) và khí duy
nhất NO. Tỉ lệ x : y là :
A. 1 : 3.
B. 3 : 1.
C. 1 : 2.
D. 2 : 1.
Bài tập 2 : Cho hỗn hợp gồm 0,15 mol CuFeS 2 và 0,09 mol Cu2FeS2 tác dụng
với dung dịch HNO3 dư thu được dung dịch X và hỗn hợp khí Y gồm NO và
NO2. Thêm BaCl2 dư vào dung dịch X thu được m gam kết tủa. Mặt khác, nếu
thêm Ba(OH)2 dư vào dung dịch X, lấy kết tủa nung trong không khí đến khối
lượng không đổi thu được a gam chất rắn. Giá trị của m và a là:
A. 111,84 gam và 157,44 gam.
B. 111,84 gam và 167,44 gam.
C. 112,84 gam và 157,44 gam.
D. 112,84 gam và 167,44 gam.
C. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
Khi học sinh áp dụng cách phân loại và phương pháp giải các bài toán về sắt và
hợp chất sắt, kết quả thực hiện cho thấy
19
- Học sinh biết phân loại, hiểu và nắm được đặc điểm của từng dạng toán và tìm
ra cách giải phù hợp
- Kết hợp nhuần nhuyễn các phương pháp giải, trình bày bài gọn gàng dễ hiểu
- Có khả năng sử dụng kết hợp các phương pháp bổ sung cho nhau để giải quyết
các vấn đề cụ thể trong từng bài toán
- Đặc biệt với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay sẽ giúp học sinh trong thời gian
ngắn nhất tìm ra kết quả chính xác nhất, và khi thành thạo các phương pháp giải
các loại bài toán về sắt và hợp chất sắt trên thì học sinh khá giỏi sẽ tìm ra các thủ
thuật để tìm ra kết quả nhanh hơn
Khi dạy về sắt và hợp chất của sắt tôi đã đưa ra thử nghiệm đối với 2 lớp 12D,
12M trong đó lớp 12D tôi đưa sáng kiến này vào dạy, còn lớp 12M không thực
hiện thì kết quả kiểm tra trắc nhgiệm 45 phút về sắt và hợp chất sắt ở cả hai lớp
nhận được như sau:
Lớp
Sĩ Số Giỏi
Khá
TB
Yếu
kém
12D
40
8 hs
15 hs
13 hs
4 hs
đạt: 20%
đạt 37,5% Đạt 32,5% đạt 10%
12M
38
2 hs
8 hs
18 hs
8 hs
2 hs
đạt: 5,3% đạt 21%
đạt 47,4%
đạt 21%
đạt 5,3%
Như vậy: Qua bảng kết quả trên thì thấy sự chênh lệch về kết qủa tương đối lớn.
Vì vậy tôi tiếp tục triển khai sáng kiến kinh nghiệm này ở các lớp còn lại để giúp
học sinh học tốt các bài tập về sắt và hợp chất của sắt hoặc dự thi Đại học hoặc
thi học sinh giỏi cấp tỉnh, giúp học sinh xác định tốt hướng đi và giải tốt những
bài toán về sắt và hợp chất sắt để các bài thi môn Hoá đạt điểm cao hơn. Từ đó
khuyến khích được học sinh tự tin hơn, yêu thích môn hoá và tin tưởng hơn vào
chính mình, góp phần giúp học sinh ôn luyện chuẩn bị cho kì thi Đại học sắp tới
tốt hơn.
Tuy nhiên việc phân loại là việc làm nghiêm túc đòi hỏi nhiều thời gian, nên
trong phạm vi bài viết này tôi chỉ bước đầu phân tích một số dạng bài toán về sắt
và hợp chất của sắt trong quá trình hướng dẫn học sinh và ôn luyện chuẩn bị cho
kỳ thi vào các trường Đại học, cao đẳng sắp tới. Trên cơ sở bài viết này tôi dự
định sẽ tiếp tục phát triển rộng hơn, khái quát hơn về bài toán về sắt và hợp chất
của sắt ở bậc phổ thông và xây dựng hệ thống câu hỏi bằng hình thức thi trắc
nghiệm để học sinh áp dụng. Vì điều kiện thời gian làm hạn chế nên bài viết này
không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong các bạn đồng nghiệp tham khảo và
đóng góp ý kiến
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1, Hoá học lớp 12
20
- Xem thêm -
.DOC 
21 
113 
60 
