Thuat giai nhanh bai toan Fe- Tap 1

LeHuuDong-K
1
Hoa 01687875929 THPT CAM THUY I.THANH HOA
Cho x mol Fe tan hoàn toàn trong dung dịch chứa y mol H
2
SO
4
(tỉ lệ x : y = 2 : 5), thu ñược một
sản phẩm khử duy nhất và dung dịch chỉ chứa mối sunfat. Số mol electron do lượng Fe trên
nhường khi bị hoà tan là.
A. 3x B. y C. 2x D. 2y
( Trích Câu 26- Mã ñề 596 – ðH khối A – 2010)
1- Khi cho Fe
( tan hết)
+ H
2
SO
4
(ñặc)
→
dd X
( chỉ chứa muối)
+ sản phẩm khử Y.thì:
Ban ñầu có phản ứng tạo muối Fe
3+
:
Fe + H
2
SO
4

(1)
→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ sản phẩm khử Y + H
2
O
Sau (1), nếu Fe còn dư thì phần Fe dư ñó sẽ kéo muối Fe
3+
về muối Fe
2+
theo phản ứng:
Fe
(phần còn sau 1)
+ Fe
2
(SO
4
)
3( vừa sinh ra ở 1)

(2)
→
3FeSO
4

⇒
Khi cho : Fe
( tan hết)
+ H
2
SO
4
(ñặc)
→
dd X
( chỉ chứa muối)
+ sản phẩm khử Y thì thành phần
của dung dịch X gồm những muối gì phụ thuộc vào tỉ lệ
2 4
H SO
Fe
n
n
. Cụ thể:
1.1. Trường hợp 1: Sản phảm khử là SO
2

Ban ñầu có phản ứng tạo muối Fe
3+
:
2Fe + 6H
2
SO
4

(1)
→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
↑
+ 6H
2
O
Sau (1), nếu Fe còn dư thì phần Fe dư ñó sẽ kéo muối Fe
3+
về muối Fe
2+
theo phản ứng:
Fe
(phần còn sau 1)
+ Fe
2
(SO
4
)
3( vừa sinh ra ở 1)

(2)

→
3FeSO
4

- Giả sử chỉ có (1) và vừa ñủ thì
2 4
6
3
2
H SO
Fe
n
n
= =
và muối thu ñược là Fe
2
(SO
4
)
3
.
- Giả sử có cả (1);(2) và vừa ñủ thì
2 4
6
2
3
H SO
Fe
n
n

= =
và muối thu ñược là FeSO
4
.
Vậy tổng quát cho mọi tỉ lệ ta có :


2 4
H SO
Fe
n
n





Muối


Fe
2+

Fe
3+


Fe dư H
2
SO

4
dư
Ghi chú: ðể ghi ñược sản phẩm của tất cả các vùng ta vẫn dùng hai quy tắc:
- Quy tắc hai bên: ñặt sản phẩm tại các ñiểm ñặc biệt (ñiểm có hoành ñộ là 2 và 3) trên trục số
ra hai bên.
- Quy tắc xác ñịnh chất dư : Vùng nhỏ
→
dưới ( mẫu số) dư – và vùng lớn
→
trên(tử số) dư.
* Nhận xét: từ bảng trên ta thấy:
+ Thu ñược muối Fe
2+
khi :





2 4
2
H SO
Fe
n
n
≤


LeHuuDong-K
1

Hoa 01687875929 THPT CAM THUY I.THANH HOA

+ Thu ñược muối Fe
3+
khi:



+ Thu ñược cả muối Fe
2+
và muối Fe
3+
khi :


* Quy luật tính toán

•
Nếu bài toán rơi vào vùng nhỏ (vùng ) thì phải tính theo H
2
SO
4
.
Cụ thể:
Theo sơ ñồ hợp thức: 6H
2
SO
4

(1)

→
Fe
2
(SO
4
)
3

+ 3SO
2

(2)
→
3FeSO
4

Ta thấy:



( Theo phản ứng (1)
⇒
có thể tính H
2
SO
4
thông qua SO
2
)

•
Nếu bài toán rơi vào vùng giữa ( vùng ) thì luật tính ở vùng giữa vẫn
là:



-
Chất viết trước thì tính sau, Chất viết sau tính trước
.
- n
Chất viết sau
=
tu mau
n ti le nho n
hieu ti le
− ×

- n
chất viết trước
: n
mẫu
- n
Chất viết sau
( BTNT ở mẫu)
Cụ thể:
2 4
3
2 4

2 3
2
3 2
2
3 2
H SO Fe
Fe
H SO Fe
Fe Fe
Fe Fe
n n
n
n n
n n n n
+
+ +
− ×

=


−

− ×

= − = −

−


Hay:






•
Nếu bài toán rơi vào vùng lớn ( vùng có ) thì phải tính theo Fe . Cụ thể:


Vì theo (1) : 2Fe
(1)
→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3 SO
2
nên:

1.2. Trường hợp 2: Sản phảm khử là S


Ban ñầu có phản ứng tạo muối Fe
3+
:

2 4
2 3
H SO
Fe
n
n
< <

2 4
3
H SO
Fe
n
n
≥

2 4
2
H SO
Fe
n
n
≤

4 2 4 2
1
2
FeSO H SO SO
n n n
= =

2 4
2 3
H SO
Fe
n
n
< <

3
2 4
2
2 4
2
3
H SO Fe
Fe
Fe H SO
Fe
n n n
n n n
+
+
• = − ×
• = −

2 4
3
H SO
Fe

n
n
≥

2 4 3 2
( )
1 1
2 3
Fe SO Fe SO
n n n
= =


LeHuuDong-K
1
Hoa 01687875929 THPT CAM THUY I.THANH HOA

2Fe + 4H
2
SO
4

(1)
→
Fe
2
(SO
4
)
3

+ S
↓
+ 4H
2
O

Sau (1), nếu Fe còn dư thì phần Fe dư ñó sẽ kéo muối Fe
3+
về muối Fe
2+
theo phản ứng:

Fe
(phần còn sau 1)
+ Fe
2
(SO
4
)
3( vừa sinh ra ở 1)

(2)
→
3FeSO
4


- Giải sử chỉ có (1) và vừa ñủ thì
2 4
4

2
2
H SO
Fe
n
n
= =
và muối thu ñược là Fe
2
(SO
4
)
3
.


- Giả sử có cả (1);(2) và vừa ñủ thì
2 4
4
3
H SO
Fe
n
n
=
và muối thu ñược là FeSO
4
.
Vậy tổng quát cho mọi tỉ lệ ta có :

2 4
H SO
Fe
n
n





Muối


Fe
2+

Fe
3+


Fe dư H
2
SO
4
dư
Ghi chú: ðể ghi ñược sản phẩm của tất cả các vùng ta vẫn dùng hai quy tắc:
- Quy tắc hai bên: ñặt sản phẩm tại các ñiểm ñặc biệt(ñiểm có hoành ñộ
4
3

và 2) trên trục số ra
hai bên.
- Quy tắc xác ñịnh chất dư : Vùng nhỏ
→
dưới ( mẫu số ) dư – và vùng lớn
→
trên(tử số) dư.
* Nhận xét: từ bảng trên ta thấy:
+ Thu ñược muối Fe
2+
khi :



+ Thu ñược muối Fe
3+
khi:



+ Thu ñược cả muối Fe
2+
và muối Fe
3+
khi :



* Quy luật tính toán

•
Nếu bài toán rơi vào vùng nhỏ (vùng ) thì phải tính theo H
2
SO
4
. Cụ thể:

Theo sơ ñồ hợp thức: 4H
2
SO
4

(1)
→
Fe
2
(SO
4
)
3

+ S
(2)
→
3FeSO
4

2 4
4
3

H SO
Fe
n
n
≤

2 4
4
2
3
H SO
Fe
n
n
< <

2 4
2
H SO
Fe
n
n
≥

2 4
4
3
H SO
Fe
n

n
≤


LeHuuDong-K
1
Hoa 01687875929 THPT CAM THUY I.THANH HOA
Ta thấy:



( Theo phản ứng (1)
⇒
có thể tính H
2
SO
4
thông qua SO
2
)



•
Nếu bài toán rơi vào vùng giữa ( vùng ) thì luật tính ở vùng giữa vẫn
là:
-
Chất viết trước thì tính sau, Chất viết sau tính trước
.
- n

Chất viết sau
=
.
tu mau
n ti le nho n
hieu ti le
−

-

n
chất viết trước
: n
mẫu
- n
Chất viết sau
( BTNT ở mẫu)

Cụ thể:

2 4
3
2 4
2 3
4
3
4
2
3
4

3
4
2
3
H SO Fe
Fe
H SO Fe
Fe Fe
Fe Fe
n n
n
n n
n n n n
+
+ +

− ×

=


−



− ×

= − = −

−




Hay:








•
Nếu bài toán rơi vào vùng lớn ( vùng có ) thì phải tính theo Fe . Cụ
thể:

Vì theo (1) : 2Fe
(1)
→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ S nên:

1.3.Trường hợp 3
:
Sản phảm khử là H
2
S


Ban ñầu có phản ứng tạo muối Fe
3+
:

8Fe + 15H
2
SO
4

(1)
→
4Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
S
↑
+ 12H

2
O

Sau (1), nếu Fe còn dư thì phần Fe dư ñó sẽ kéo muối Fe
3+
về muối Fe
2+
theo phản ứng:
4 2 4 2
3
3
4
FeSO H SO SO
n n n
= =

2 4
4
2
3
H SO
Fe
n
n
< <

2 4
3
2 4
2

3 4
2
6 3
2
H SO Fe
Fe
Fe H SO
Fe
n n
n
n n
n
+
+
− ×
• =
−
• =

2 4
3
H SO
Fe
n
n
≥

2 4 3
( )
1

2
Fe SO Fe S
n n n
= =


LeHuuDong-K
1
Hoa 01687875929 THPT CAM THUY I.THANH HOA

Fe
(phần còn sau 1)
+ Fe
2
(SO
4
)
3( vừa sinh ra ở 1)

(2)
→
3FeSO
4

- Giải sử chỉ có (1) và vừa ñủ thì
2 4
15
8
H SO
Fe

n
n
=
và muối thu ñược là Fe
2
(SO
4
)
3
.

- Giả sử có cả (1);(2) và vừa ñủ thì
2 4
15 5
12 4
H SO
Fe
n
n
= =
và muối thu ñược là FeSO
4
( kết quả
này thu ñược bằng cách lấy (2)
×
4 rồi cộng với phương trình (1)).
Vậy tổng quát cho mọi tỉ lệ ta có :


2 4

H SO
Fe
n
n





Muối


Fe
2+

Fe
3+


Fe dư H
2
SO
4
dư
Ghi chú
: ðể ghi ñược sản phẩm của tất cả các vùng ta vẫn dùng hai quy tắc:
- Quy tắc hai bên: ñặt sản phẩm tại các ñiểm ñặc biệt trên trục số ra hai bên.
- Quy tắc xác ñịnh chất dư : Vùng nhỏ
→
dưới ( mẫu ) dư – và vùng lớn

→
trên(tử) dư.
* Nhận xét
: từ bảng trên ta thấy:
+ Thu ñược muối Fe
2+
khi :



+ Thu ñược muối Fe
3+
khi:



+ Thu ñược cả muối Fe
2+
và muối Fe
3+
khi :





* Quy luật tính toán

•
Nếu bài toán rơi vào vùng nhỏ (vùng ) thì phải tính theo H

2
SO
4
.
Cụ thể:
Theo sơ ñồ hợp thức: 15H
2
SO
4

(1)
→
4Fe
2
(SO
4
)
3

+ 3H
2
S
(2)
→
12FeSO
4

Ta thấy:

( Theo phản ứng (1)
⇒
có thể tính H
2
SO
4
thông qua SO
2
)

2 4
5
4
H SO
Fe
n
n
≤

2 4
5 15
4 8
H SO
Fe
n
n
< <

2 4

15
8
H SO
Fe
n
n
≥

2 4
5
4
H SO
Fe
n
n
≤

4 2 4 2
4
4
5
FeSO H SO SO
n n n
= =


LeHuuDong-K
1
Hoa 01687875929 THPT CAM THUY I.THANH HOA

•
Nếu bài toán rơi vào vùng giữa ( vùng )) thì luật tính ở vùng giữa vẫn
là:

-


Chất viết trước thì tính sau, Chất viết sau tính trước
.
-

n
Chất viết sau
=
tu mau
n ti le nho n
hieu ti le
− ×

-

n
chất viết trước
: n
mẫu
- n
Chất viết sau

( BTNT ở mẫu)
Cụ thể:
2 4
3
2 4
2 3
5
4
15 5
8 4
5
4
15 5
8 4
H SO Fe
Fe
H SO Fe
Fe Fe
Fe Fe
n n
n
n n
n n n n
+
+ +

− ×

=



−



− ×

= − = −

−



Hay:







•
Nếu bài toán rơi vào vùng lớn ( vùng có )) thì phải tính theo Fe . Cụ thể:

Vì theo (1) : 8Fe
(1)
→
4Fe
2
(SO

4
)
3
+ 3H
2
S nên:




Kết luận
: trên ñây là sự phân tích cho trường hợp Fe + H
2
SO
4
theo bất kể tỉ lệ nào.Nếu bài
khống chế Fe tan hết và H
2
SO
4
không dư ( dung dịch thu ñược sau phản ứng không chứa axit)
thì theo các bảng trên ta thấy bài toán rơi vào vùng giữa. Nếu bài toán rơi vào vùng giữa ,
tổng hợp các bảng trên ta có:
2 4
H SO
Fe
n
n

Sản phẩm khử

S S hoặc
H
2
S
S SO
2


2
S
H S
 
 
 

2
S
H S
 
 
 

2
S
SO

 
 
 

ðiều này có nghĩa là nếu dựa vào tỉ lệ
2 4
H SO
Fe
n
n
ta có thể suy ra ñược sản phẩm khử.
2 4
5 15
4 8
H SO
Fe
n
n
< <

2 4
3
2 4
2
8 10
5
15 8
5
H SO Fe
Fe

Fe H SO
Fe
n n
n
n n
n
+
+
− ×
• =
−
• =

2 4
15
8
H SO
Fe
n
n
≥

2 4 3 2
( )
1 4
2 3
Fe SO Fe H S
n n n
= =

4
3

4
5
4

4
1 5
8

2

3


LeHuuDong-K
1
Hoa 01687875929 THPT CAM THUY I.THANH HOA
2- Quy luụât chuyển hoá của H
2
SO
4
ñặc trong các phản ứng oxi hoá khử.
Trong quá trình phản ứng với chất khử nói chung và với kim loại nói riêng, H
2
SO
4(ñặc)
luôn
nhận electron rồi bị chuyển hoá thành gốc

2
4
SO
−

trong muối và sản phẩm khử. Quá trình ñó
ñược mô tả bằng sơ ñồ sau:
2H
2
SO
4
+ 2e
(1)
→
SO
2
+ SO
4
2-
+2H
2
O
4H
2
SO
4
+ 6e
(2)
→

S + 3SO
4
2-
+4H
2
O
5H
2
SO
4
+ 8e
(3)
→
H
2
S + 4SO
4
2-
+5H
2
O

Từ các quá trình nhận hoá ñó ta có bảng sau
Sản
phẩm
khử

SO
2

S

H
2
S
Mối
quan hệ
giữa
các
ñại
lượng
•
n
e nhận
=
2 4
H SO
n
pư
= 2
2
SO
n
.
•
2
4
SO
n
−

=
2
SO
n

•
n
e nhận
=
3
2
2 4
H SO
n
pư
= 6
S
n
.
•
2
4
SO
n
−
= 3
S
n

•

n
e nhận
=
8
5
2 4
H SO
n
pư
=8
2
H S
n
.
•
2
4
SO
n
−
= 4
2
H S
n

Dựa vào mối quan hệ giữa các ñại lượng trong bảng trên ta sẽ nhanh chóng tìm ñược giá trị của
ñại lượng này khi biết ñại lượng kia và ngược lại.


Bài giải

*
Tóm tắt bài toán
:
{
2 4
( )
: 2:5
( )
dd
y mol H SO
x y
x mol
Fe X
+
=
→ ( chỉ chứa muối ) + spk Y.
Y=?
Theo bài ra ta có :
2 4
H SO
Fe
n
n
=
[ ]
5
2,5 2;3
2
y
x

= = ∈ .Vậy theo bảng trên Y = SO
2
.
echo
n n
⇒ =
e nhận
=2.
2 2 4
SO H SO
n n y
= =
. Vậy chọn B.