SKKN Phân loại và phương pháp giải nhanh một số dạng bài tập về sắt và hợp chất của sắt trong luyện thi đại học

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
ĐỀ TÀI:
“PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH MỘT SỐ DẠNG
BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT TRONG LUYỆN THI
ĐẠI HỌC”

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.
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] 3d
6
4s
2
. Sắt là kim loại chuyển tiếp
Sắt có 2 số oxi hoá bền, đặc trưng là +2 và +3
Thế điện cực chuẩn
2
0
0,44
Fe
V
Fe
E
+
= −
,
3
0
0,77
Fe
V
Fe
E
+

= +
- Hợp chất sắt (II): Tính chất hoá học cơ bản là tính khử
Fe
2+

→
Fe
3+
+ 1e
Ngoài ra Fe
2+
còn thể hiện tính oxi hoá: Fe
2+
+2e
→
Fe
0
- Hợp chất sắt (III). Tính chất hoá học cơ bản là tính oxi hoá .
Trong các phản ứng: Fe
3+
+ 1e
→
Fe
2+
, Hoặc Fe
3+
+ 3e
→
Fe
0

.
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 AgNO
3
+ Phương pháp : Dựa vào tỉ lệ các chất và thứ tự các cặp oxi hoá khử Fe
2+
/Fe, Fe
3+
/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
+

→
Fe
2+
+ 2Ag
↓
(1)
Fe + 3Ag
+

→
Fe
3+

+ 3Ag
↓
(2)
Nếu đặt T=
Ag
Fe
n
n
+
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 Fe
2+
, 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 Fe
3+
Hoặc dung dịch chứa Fe
3+
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.
Giải : n
3
0,15
AgNO
mol
=
,
0,055
Fe
n mol
=
=> 1 < T=
0,15
2,73
0,055
=
< 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 AgNO
3
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
0,15
Ag
AgNO
n mol
n
= =
=> m = 0,15. 108 = 16,20 (g) => đáp án B
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(NO
3
)
2
0,12M; Fe(NO
3
)
3
0,02M B. Fe(NO
3
)
3
0,1M
C. Fe(NO
3
)
2
0,14 M D. Fe(NO

3
)
2
0,14M; AgNO
3
0,02M
Giải:

0,784
0,014
56
Fe
n mol
= =
,
3
0,1.0,3 0,03
AgNO
n mol
= =
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(NO
3
)
2
0,12 M và Fe(NO
3
)
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 AgNO
3
.
Ví dụ 1: (Thi thử ĐH lần 2- ĐH KHTN 2012) Hoà tan hoàn toàn 14 gam hỗn hợp Cu,
Fe
3
O
4
vào dd HCl, sau phản ứng còn dư 2,16 gam hỗn hợp chất rắn và dd X. Cho X tác
dụng với AgNO
3
dư thu được bao nhiêu gam kết tủa:
A. 45,92 B 12,96 C. 58,88 D. 47,4
Giải: Các pứ hoá học xảy ra
Fe
3
O
4
+ 8HCl
→
FeCl
2
+ 2 FeCl
3
x 8x x 2x
Cu + 2FeCl
3

→

CuCl
2
+ 2FeCl
2
x 2x x 2x
Ta có: 232 x + 64 x = 14- 2,16 = 11,84 => x = 0,04 mol
dd X thu được gồm FeCl
2
và CuCl
2
. Cho X tác dụng với AgNO
3
dư có các pứ xảy ra:
Ag
+
+ Fe
2+
-> Fe
3+
+ Ag
↓
0,12
¬
0,04 .3
→
0,12
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 AgNO
3
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:
3 4
0,05 , 0,05 ; 0,4
Fe O Cu HCl
n mol n mol n mol
= = =
Các pứ hoá học xảy ra
Fe
3
O
4
+ 8HCl
→
FeCl

2
+ 2 FeCl
3
0.05 0,4 0.05 0,1
Cu + 2FeCl
3

→
CuCl
2
+ 2FeCl
2
0,05 0,1 0,05 0,1
Dung dịch thu được gồm FeCl
2
và CuCl
2
. Cho tác dụng với AgNO
3
dư có các pứ xảy
ra:
Ag
+
+ Fe
2+
-> Fe
3+
+ 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
- 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 Fe
3+
về Fe
2+
.
Ví dụ: Fe + 2Fe
3+
→ 3Fe
2+
; Cu + 2Fe
3+
→ Cu
2+
+ 2Fe
2+

- Fe + 2Ag
+
→ Fe
2+
+ 2Ag. Nếu Fe hết, Ag
+
còn dư thì:
Fe
2+
+ Ag
+
→ Fe

3+
+ Ag
Ví dụ 1 : Nhúng một thanh kim loại M hóa trị II nặng m gam vào dung dịch Fe(NO
3
)
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 AgNO
3
và kim loại kết tủa bám hết lên
thanh kim loại M. Kim loại M là:
A. Pb B. Ni C. Cd D. Zn
Giải: Gọi nFe
2+
pư
= 2x mol → nAg
+
pư
= x mol
M + Fe
2+
→ M

2+
+ Fe
2x ← 2x → 2x
→ ∆m↓ = 2x.(M – 56) → % m
Kl
giảm =
2 ( 56)
100 6
x M
m
−
=
(1)
M + 2Ag
+
→ M
2+
+ 2Ag
0,5x ← x → x
→ ∆m↑ = 0,5x.(216 – M) → % m
Kl
tăng =
0,5 .(216
.100 25
x M
m
−
=
(2)
- Từ (1) ; (2) →

4( 56) 6
216 25
M
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 n
Ni
= x mol ; n
Cu
= y mol có trong m gam hỗn hợp
Ni + 2Ag
+
→ Ni
2+
+ 2Ag (1)
Cu + 2Ag

+
→ Cu
2+
+ 2Ag (2)
Ni + Cu
2+
→ Ni
2+
+ 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 (**)
- 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(NO
3
)
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
Giải: nFe = 0,04 mol ; nAg
+
= 0,02 mol ; nCu
2+
= 0,1 mol
Thứ tự các phản ứng xảy ra là: (Fe
2+
/Fe < Cu
2+
/Cu < Fe
3+
< Fe
2+
< Ag
+
< Ag)
Fe + 2Ag
+
→ Fe
2+
+ 2Ag (1)
0,01← 0,02 → 0,02
Fe + Cu
2+
→ Fe
2+
+ 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 H
2
SO
4
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 Giải

:
nCu
2+
= 0,16 mol ; n
3
NO
−
= 0,32 mol ; nH
+
= 0,4 mol
- Các phản ứng xảy ra là:
Fe + 4H
+
+
3
NO
−
→ Fe

3+
+ NO + 2H
2
O (1)
0,1 ← 0,4 → 0,1 0,1 0,1
→ V
NO
= 0,1.22,4 = 2,24 lít (*)
Fe + 2Fe
3+
→ 3Fe
2+
(2)
0,05 ← 0,1
Fe + Cu
2+
→ Fe
2+
+ Cu (3)
0,16 ← 0,16
- Từ (1) ; (2) ; (3) → nFe
pư
= 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 Fe

3+
và 0,15 mol Cu
2+
. 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 Cu
2+
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
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. Al
3+
, Fe
2+
, Ag
+
, NO
3
-
B. Al
3+

, Fe
3+
, Ag
+
,
3
NO
−
C. Al
3+
, Fe
3+
, Fe
2+
, NO
3
-
D. Al
3+
, Fe
2+
, NO
3
-
Câu 4 : Cho m gam Fe tác dụng hết với dung dịch chứa y mol CuSO
4
và z mol H
2
SO
4

loãng, sau phản ứng hoàn toàn thu được khí H
2
, 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 CuCl
2
rồi khuấy
đều đến phản ứng hoàn toàn thu được 3,12 gam chất rắn không tan X. Số mol CuCl
2
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, H
2
SO
4
loãng (H
+
đóng vai trò là chất oxi hóa)
thì tạo ra muối có số oxi hóa thấp và giải phóng H
2
:
M + nH
+
→ M
n+
+ n/2H

2
(nH
+
= nHCl + 2nH
2
SO
4
)
- Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H
2
SO
4
loãng, HNO
3
→ viết phương trình phản
ứng dưới dạng ion thu gọn (H
+
đóng vai trò môi trường,
3
NO
−
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
3
NO
−
trong môi trường axit H
+

xem như tác dụng với
HNO
3
- 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
2
SO
4
đặc nóng hoặc HNO
3
cần chú
ý xem kim loại có dư không. Nếu kim loại (Mg → Cu) dư thì có phản ứng kim loại khử
Fe
3+
về Fe
2+
.
Ví dụ: Fe + 2Fe
3+
→ 3Fe
2+
;
Cu + 2Fe
3+
→ Cu
2+
+ 2Fe
2+

- 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 Fe
2+

- 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:
m
muối
= m
cation
+
manion

tạo muối
= m
kim loại
+ m
anion tạo muối

(m
anion tạo muối
= m
anion ban đầu
– m
anion tạo khí
)
- Cần nhớ một số các bán phản ứng sau:

2H
+
+ 2e → H
2

3
NO
−
+ e + 2H
+
→ NO
2
+ H
2
O
SO
4
2–
+ 2e + 4H
+
→ SO
2
+ 2H
2
O
3
NO
−
+ 3e + 4H
+

→ NO +2H
2
O
SO
4
2–
+ 6e + 8H
+
→ S + 4H
2
O 2
3
NO
−
+ 8e + 10H
+
→ N
2
O + 5H
2
O
SO
4
2–
+ 8e + 10H
+
→ H
2
S + 4H
2

O 2
3
NO
−
+ 10e + 12H
+
→ N
2
+ 6H
2
O

3
NO
−
+ 8e + 10H
+
→ NH
4
+
+ 3H
2
O
- Cần nhớ số mol anion tạo muối và số mol axit tham gia phản ứng:
n SO
4
2–
tạo muối
= Σ. a/2. n
X

(a là số electron mà S
+6
nhận để tạo sản phẩm khử X)
n H
2
SO
4

phản ứng
= 2nSO
2
+ 4nS + 5nH
2
S
n NO
3
–
tạo muối
= Σ a.n
X
(a là số electron mà N
+5
nhận để tạo ra sản phẩm khử X)
n HNO
3 phản ứng
= 2nNO
2
+ 4nNO + 10nN
2
O + 12nN

2

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
HNO
3
loãng , HNO
3
đặc, nóng và H
2
SO
4
đặc, nóng mà các dung dịch axit này đều dư thì
muối thu được là Fe
3+
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 HNO
3
, thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO
2
) 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 Fe
3+
và Cu
2+

Gọi x là số mol Fe và Cu ta có: 56x + 64 x = 12 => x = 0,1 mol
Fe
→
Fe
3+
+ 3e , Cu
→
Cu
2+
+ 2e
0,1 mol 0,3 mol 0,1 mol 0,2 mol
Mặt khác:
2
/
19 38
X H X
d M= => =
Đặt x, y là số mol của NO và NO
2
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)
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 H
2
SO

4
0,5 M và NaNO
3
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
Giải : nFe = 0,02 mol ; nCu = 0,03 mol → Σ n
e
cho = 0,02.3 + 0,03.2 = 0,12 mol; nH
+
=
0,4 mol ; n
3
NO
−
= 0,08 mol (Ion
3
NO
−
trong môi trường H
+
có tính oxi hóa mạnh như
HNO
3
)
- Bán phản ứng:
3
NO

−
+ 3e + 4H
+
→ NO + 2H
2
O 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 HNO
3
(dư). Kết thúc phản ứng thu được 13,44 lít hỗn hợp khí Y gồm NO
2
, NO, N
2
O theo tỉ lệ
số mol tương ứng là 3 : 2 : 1 và dung dịch Z (không chứa muối NH
4
NO

3
). Cô cạn dung
dịch Z thu được m gam muối khan. Giá trị của m và số mol HNO
3
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 → nNO
2
= 0,3 mol ; nNO = 0,2 mol ; nN
2
O = 0,1 mol
- n
3
NO
−
tạo muối
= n
NO
2
+ 3.n
NO
+ 8.n
N
2
O
= 0,3 + 3.0,2 + 8.0,1 = 1,7 mol
→ m
Z

= m
Kl
+ m
3
NO
−
tạo muối
= 100 + 1,7.62 = 205,4 gam (1)
-
3
HNO
n
phản ứng
= 2.n
NO
2
+ 4.n
NO
+ 10.n
N
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 Fe
2+
Áp dụng
Ví dụ 1: Thể tích dung dịch HNO
3

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 HNO
3
cần dùng ít nhất → muối Fe
2+

→ ∑ ne cho = 2.(0,15 + 0,15) = 0,6 mol
- Theo đlbt mol electron: nH
+
= nHNO
3
= (0,6.4) : 3 = 0,8 mol → V
HNO3
= 0,8 lít
Ví dụ 2: Cho 10 gam hỗn hợp Fe, Cu (trong đó Fe chiếm 40% khối lượng) vào dung
dịch H
2
SO
4
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
Giải
Do sau phản ứng còn kim loại chưa tan hết nên chỉ có muối Fe
2+

tạo thành
m
Fe
= 10.40%= 4 gam ; m
Fetan
= 10 - 6,64 = 3,36 gam
m
Fe dư
= 4- 3,36 = 0,64 gam

3,36
0,06
56
Fe
n mol
= =

Fe
0
-> Fe
2+
+ 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
3
O

4
hoà tan hoàn toàn trong
100ml dd HNO
3
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 HNO
3
→

NO + Fe(NO
3
)
3
+ 2H
2
O
x 4x x x
3 Fe
3
O
4
+ 28 HNO
3

→
NO + 9 Fe(NO
3

)
3
+ 14 H
2
O
3y 28 y y 9y
sau đó: 2Fe(NO
3
)
3
+ Fe
→
3 Fe(NO
3
)
2
x + 9y
9
2
x y+
mà x + y = n
NO
= 0,011
Nên : 56 x + 3y.232 +
9
56
2
x y+
= 2,236- 0,448 = 1,788
=> 84 x + 948 y = 1,788 => x= 0,01 mol; y =0,001 mol

3
4 28 0,068
HNO
n x y mol= + =
=> C
HNO3
=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:
Fe
0

→
Fe
2+
+ 2e ; Fe
3
O
4
+ 2e
→
3 Fe
2+
x x 2x y 2y 3y
N
+5
+ 3e
→
N
+2

0,033 0,011
Tổng mol e cho = tổng mol e nhận nên: 2x - 2y = 0,033 (1)
Mặt khác : khối lượng Fe và Fe
3
O
4
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
3 3 2
( )
2 2( 3 ) 0,011 0,068
HNO Fe NO NO
n n n x y mol
= + = + + =
=> C = 0,68M
- Trường hợp 3: Cả hai muối Fe
3+
và Fe
2+
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 HNO
3
2M đã tham gia phản ứng
Giải
Giả sử Fe

→
Fe
3+
+ 3e thì n
e cho
= ( 6,72 : 56). 3 = 0,36 mol
N
+5
+ 3e
→
N
+2
=> n
e 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

0 2
2Fe Fe e
+
→ +
; Fe
0

→
Fe
3+
+ 3e
x x 2x y y 3y
N

+5
+ 3e
→
N
+2
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
3 3 2 3 3
( ) ( )
2 3 0,31( )
HNO Fe NO Fe NO NO
n n n n mol
= + + =
=> V
HNO
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:
A. 1,92 gam
B. 3,20 gam C. 0,64 gam D. 3,84 gam
Giải:

nFe = 0,12 mol → n
e
cho = 0,36 mol; nHNO
3
= 0,4 mol → n
e
nhận = 0,3 mol
- Do n
e
cho > n
e
nhận → Fe còn dư → dung dịch X có Fe
2+
và Fe
3+

- Các phản ứng xảy ra là:
Fe + 4HNO
3
→ Fe(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O
0,1 ← 0,4 → 0,1
Fe (dư) + 2Fe
3+
→ 3Fe

2+
, Cu + 2Fe
3+
(dư) → Cu
2+
+ 2Fe
2+
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 HNO
3
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 H
2
SO
4
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.
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
2
O
3
, Fe
3
O
4
phản ứng hết với dung dịch
HNO
3
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 HNO
3
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;
N
2
O, 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 + Fe
2
O
3
Al
2
O
3
+ 2Fe
+ 2y Al + 3 Fe
x
O
y
Al
2
O
3
+ 3x Fe
+ (6x - 4y ) Al + 3x Fe
2
O
3
6 Fe
x
O

y
+ (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 H
2
=>
Al dư.
+ Hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch axit có khí bay ra thì có khả năng hỗn hợp Y
chứa (Al
2
O
3
+ Fe) hoặc (Al
2
O
3
+ Fe + Al dư) hoặc (Al
2
O
3
+ Fe)+ oxit
kim loại dư.
- Nếu phản ứng xảy ra không hoàn toàn, hỗn hợp Y gồm Al
2
O
3
, Fe, Al dư và
Fe

2
O
3
dư.
- Thường sử dụng:
+ Định luật bảo toàn khối lượng : m
hh X
= m
hh Y
+ Định luật bảo toàn nguyên tố (mol nguyên tử ): n
Al (X)
= n
Al (Y)
; n
Fe (X)
= n
Fe (Y)
n
O (X)
= n
O

(Y)

3b/ Một số ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Nung nóng m gam hỗn hợp Al và Fe
2
O
3
(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
2
SO
4
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 H
2
(ở đktc). Giá
trị của m là:
A. 22,75 gam B. 21,40 gam C. 29,40 gam D. 29,43 gam
Giả:
2
(1)H
n
= 0,1375 mol,
2
(2)H
n
= 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
2
O
3

, 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
2
O
3
= nFe
2
O
3
= n
Fe
/

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 Fe
3
O
4
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 H
2
(ở đktc). Sục
khí CO
2
(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: : nH
2
= 0,15 mol ; nAl(OH)
3
= 0,5 mol
- Từ đề suy ra thành phần hỗn hợp rắn X gồm: Fe, Al
2
O
3
(x mol) và Al dư (y mol)
- Các phản ứng xảy ra là:
2Al + 2NaOH + 6H
2
O → 2Na[Al(OH)
4
] + 3H
2
Al
2
O
3
+ 2NaOH + 3H
2
O → 2Na[Al(OH)
4
]
CO
2

+ Na[Al(OH)
4
] → Al(OH)
3
+ NaHCO
3

nH
2
= 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
(
3 4
Fe O
)
= nO
(
2 3
Al O
)
→ nFe
3
O
4
= 0,2 .3/4 = 0,15 mol
- Theo đlbt nguyên tố đối với Fe: nFe = 3nF
3
O
4

= 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 Fe
x
O
y
(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
2
SO
4
đặc, nóng (dư) thấy có 13,44 lít khí SO
2
(ở đktc)
thoát ra. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Khối lượng Al
2
O
3
trong Y và công thức oxit sắt lần lượt là:
A. 40,8 gam và Fe
3
O
4
B. 45,9 gam và Fe
2

O
3
C. 40,8 gam và Fe
2
O
3
D. 45,9 gam và Fe
3
O
4
Giải:

2
0,375
H
n mol=
;
2( )
2.0,6 1,2
Z
SO
n mol
= =

- Từ đề suy ra thành phần chất rắn Y gồm: Fe, Al
2
O
3
, Al dư và phần không tan Z
là Fe

2
0,375
H
n mol
=
→ n
Al dư
= 0,25 mol

2( )
2.0,6 1,2
Z
SO
n mol
= =
=> n
Fe
= 1,2.2/3 = 0,8 mol
- mAl
2
O
3
= 92,35 – 0,8.56 – 0,25.27 = 40,8 gam (1) → nAl
2
O
3
= 0,4 mol
- Theo đlbt nguyên tố đối với O → nO
(

x y
Fe O
)
= 0,4.3 = 1,2 mol