SKKN Bài tập về sắt và hợp chất của sắt trong chương trình THPT


ĐỀ TÀI:


 !"#$%&'(
 )*+, /&'(#01
Giúp học sinh nắm vững kiến thức hoá học, biết khai thác, vận dụng để giải quyết các
vấn đề gặp phải trong thực tiễn cũng như trong khi học tập bộ môn là nhiệm vụ thường
xuyên và quan trọng trong quá trình giảng dạy môn hoá ở bậc phổ thông trung học. Bên
cạnh việc khắc sâu kiến thức, nó còn giúp học sinh tiếp cận với quy luật tự nhiên và thực
tiễn khách quan, có cách nhìn khoa học hơn để nhận biết sự việc, hiên tượng .
Nhằm mục đích này, đồng thời để giúp học sinh có thể tự nghiên cứu, tự học tập và áp
dụng cho những trường hợp khác, khi giảng dạy cả ở những giờ chính khoá cũng như bồi
dưỡng học sinh khá, giỏi, tôi đã tìm hiểu các dạng bài tập thường gây khó khăn cho học
sinh để ngiên cứu phương pháp thể hiện một cách đơn giản và hiệu quả nhất.
Trong số các nguyên tố và hợp chất được học trong chương trình THPT, Sắt và hợp chất
của sắt là phần kiến thức rất phong phú, đa dạng. Bài tập về sắt là một phần quan trọng
trong chương trình THPT, đặc biệt là chương trình lớp 12. Nghiên cứu kỹ bài tập về sắt
có thể vận dụng hiệu quả cho bài tập về crôm do điểm tương đồng là hai kim loại có
nhiều số oxi hoá. Bài tập về sắt thường xuyên gặp phải các trường hợp biến đổi giữa 3 số
oxi hoá. Sự biến đổi các số oxi hóa của Sắt là dạng phản ứng mà học sinh thường rất lúng
túng khi xét các trường hợp xảy ra.
Vì vậy tôi đã tập trung tìm hiểu các dạng bài tập về Sắt và hợp chất, phân loại theo nhóm
bài tập phổ biến thường gặp trong chương trình học cũng như trong các đề thi, hệ thống
lại các dạng bài tập trên và đưa ra phương pháp giải loại bài tập này nhằm giúp học sinh
dễ hiểu, giải quyết vấn đề nhanh, chính xác, đầy đủ và gọn gàng hơn. Đồng thời giúp học
sinh có khả năng tư duy độc lập để vận dụng trong những trường hợp khác.
 2-'3 $0&.145$2&6.17&-89
- Tìm hiểu cơ sở lí luận của đề tài.
- Phân tích tính chất của sắt và các hợp chất, phân loại các bài toán trên cơ sở sự thay đổi
số oxi hóa của sắt và hợp chất.

- Hệ thống các dạng bài toán hoá học tương ứng với mỗi dạng phản ứng, phân tích các sai
lầm có thể có của học sinh và đưa ra cách giải hợp lý, đơn giản.
- Hình thành kĩ năng tư duy cho học sinh, giúp học sinh tự nghiên cứu, thao tác với dạng
bài tập ứng với phản ứng khác và rút ra cách xét các trường hợp phản ứng dạng tương tự.
 !:1#;<&6=>.?5$1&6.17&-89
- Các trường hợp phản ứng của Sắt và hợp chất, sự thay đổi số oxi hóa .
- Các dạng bài toán về Sắt và hợp chất, sự thay đổi số oxihóa trong chương trình hoá học
bậc THPT và thi tuyển sinh vào các trường Đại học hàng năm.
- Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy học Hoá học ở trường THPT .
 .145$2&6.17&-89
- Nghiên cứu lí thuyết về Sắt và hợp chất, sự thay đổi số oxi hóa
- Tìm hiểu chương trình Hóa học phổ thông, các tài liệu hướng dẫn giải các bài tập Hoá
học, các đề thi tuyển sinh
Hệ thống, sắp xếp các dạng bài tập theo đặc điểm chung, đưa ra cách giải chung cho từng
dạng.
 1@1A9BC#$D&'(
Fe Fe
2+
Fe
3+
EFG 9BH&.IJ-K-L:,M1.IJ-NJO#
Trong chương trình hoá học bậc THPT, Sắt là nguyên tố xuất hiện nhiều nhất trong các
dạng bài toán do có nhiều số oxi hóa, sự biến đổi các số oxi hóa phong phú, đa dạng
khiến bài tập về Sắt và hợp chất có nhiều trường hợp phản ứng xảy ra.
Sự biến đổi các số oxi hoá của Sắt tập trung theo sơ đồ chuyển hóa
1.1- Phản ứng khử hợp chất Sắt (III):
1.1.1- Đặc điểm chuyển hóa:
Khi hợp chất sắt (III) tác dụng với chất khử yếu có thể tạo hợp chất sắt (II).
Khi hợp chất sắt (III) tác dụng với các chất khử mạnh có thể tạo hợp chất sắt (II) hoặc
tạo ra đơn chất sắt.

1.1.2- Các phản ứng thường gặp
1.1.2.1- Hợp chất sắt (III) tác dụng với chất khử yếu:
- Các kim loại từ Fe đến Cu
1.1.2.2- Hợp chất sắt (III) tác dụng với các chất khử mạnh :
- Phản ứng của dung dịch muối Fe
3+
với các kim loại từ Mg đến Zn.
- Phản ứng khử Fe
2
O
3
bằng các chất khử như C, CO, H
2
, Al
1.2- Phản ứng oxi hóa Sắt:
1.2.1- Đặc điểm chuyển hóa:
Khi sắt tác dụng với chất oxi hóa yếu tạo hợp chất sắt (II)
Khi sắt tác dụng với chất oxi hóa mạnh có thể tạo hợp chất sắt (II) hoặc hợp chất
sắt (III).
1.2.2- Các phản ứng thường gặp
1.2.2.1- Sắt tác dụng với chất oxi hóa yếu:
Phản ứng với phi kim: lưu huỳnh, Iot
Phản ứng với dung dịch muối của các kim loại: từ sau Fe đến Cu
1.1.2.2- Sắt tác dụng với chất oxi hóa mạnh:
- Phản ứng của Fe với các chất có tính oxi hoá mạnh (Các halogen từ Flo đến Brom, dung
dịch HNO
3
, H
2
SO

4
đặc nóng, Hg(NO
3
)
2
, AgNO
3
).
- Phản ứng của Fe với oxi.
1.3- Phản ứng của hợp chất Sắt (II)
1.3.1- Đặc điểm chuyển hóa:
Hợp chất sắt (II) có số oxi hoá trung gian nên có thể hiện tính khử khi gặp chất oxi
hoá mạnh, thể hiện tính oxi hoá khi gặp chất khử mạnh.
1.3.2- Các phản ứng thường gặp
1.3.2.1- Phản ứng thể hiện tính khử của Fe
2+
với chất có tính oxi hoá mạnh:
Dung dịch HNO
3
, H
2
SO
4
đặc nóng, Hg(NO
3
)
2
, AgNO
3
; F

2
, Cl
2
, Br
2
; (H
2
O + O
2
)
1.3.2.2- Phản ứng thể hiện tính oxi hoá của hợp chất Fe
2+
với các chất khử mạnh: Kim
loại mạnh, CO, C, H
2
,
Các trường hợp phản ứng trên được sử dụng, phân loại theo nhiều cách, tuỳ thuộc nguyên
tắc phân chia và mục đích vận dụng trong các dạng bài tập. Có thể phân loại theo các
cách cơ bản sau:
PF.%&Q,?1R01#S>$(LO#$0.<> D#-NJLO#T
2.1- Bài toán về phản ứng của Fe với dung dịch các chất có tính oxi hoá mạnh (HNO
3
,
H
2
SO
4
đặc nóng, AgNO
3
).

2.2- Bài toán về phản ứng của dung dịch muối Fe
3+
với các kim loại từ Mg đến Zn.
2.3- Bài toán về hỗn hợp của sắt và các oxit
2.4- Bài toán xác định công thức của oxit.
UFK->.;V&6>.K>#.;W&6';<-K>+2&6#X,&6R01#,K&$(LO#$0.<> D#-NJLO#T
3.1- Phương pháp bảo toàn khối lượng các chất
3.2- Phương pháp bảo toàn electron.
3.3- Phương pháp bảo toàn số mol nguyên tử các nguyên tố
3.4- Phương pháp bán phản ứng (phương trình ion-electron.
3.5- Phương pháp tăng giảm khối lượng
YF.%&#3 '"-'1H55Z#L:>.@&8&6#.;W&66">
Y EF.@&8&6-NJ[\$]1+9&6+^ -K-JM1#-I#3&.,M1.,K5?&.
Thí nghiệm 1: Cho bột sắt tác dụng với dung dịch HNO
3
loãng.
Phản ứng, hiện tượng:
Khi cho từ từ bột sắt vào dung dịch HNO
3
đầu tiên có khí thoát ra do:
Fe + 4HNO
3
→
Fe(NO
3
)
3
+ NO + 2H
2
O

Khi HNO
3
hết, dung dịch thu được vẫn hoà tan thêm một lượng bột sắt do:
Fe + 2Fe(NO
3
)
3
→
3Fe(NO
3
)
2
Phản ứng của Fe với H
2
SO
4
đặc nóng được xét tương tự như trên.
Thí nghiệm 2: Cho bột sắt tác dụng với dung dịch AgNO
3
.
Phản ứng, hiện tượng: Khi cho bột sắt vào dung dịch AgNO
3
có kết tủa thoát ra:
Fe + 2AgNO
3
→
Fe(NO
3
)
2

+ 2Ag
khi Fe hết khối lượng kết tủa vẫn tiếp tục tăng, do:
AgNO
3
+ Fe(NO
3
)
2
→
Fe(NO
3
)
3
+ Ag
Đặc điểm bài toán:
Khi sắt tác dụng với dung dịch chất có tính oxi hoá mạnh, sản phẩm thu được có
thể gồm hợp chất sắt (II), hợp chất sắt (III).
Y PF.@&8&6-NJ+9&6+^ 59:1[\
U_
$]1`15Q,?1
Y P EF.@&8&6-NJ+9&6+^ 59:1[\
U_
$]1-K-`15Q,?1#a6'C&b&
Thí nghiệm: Cho bột Mg tác dụng với dung dịch Fe(NO
3
)
3
.
Phản ứng, hiện tượng: Khi cho từ từ bột kim loại (từ Mg đến Zn) dung dịch muối Fe
3+

,
đầu tiên không có chất rắn thoát ra do:
Mg + 2Fe
3+
→
Mg
2+
+ 2Fe
2+
Sau khi Fe
3+
phản ứng hết, tiếp tục thêm bột Mg sẽ tạo ra chất rắn mới do:
Mg + Fe
2+
→
Mg
2+
+ Fe
Đặc điểm:
Các kim loại không tác dụng với H
2
O, mạnh hơn Fe trong dãy điện hoá đều có thể tham
gia phản ứng với dung dịch muối Fe
3+
như trên.
Khi các kim loại không tác dụng với H
2
O, mạnh hơn Fe trong dãy điện hoá phản ứng với
dung dịch muối Fe
3+

có thể có chất rắn thu được hoặc chỉ có phản ứng hòa tan chất rắn.
Y P PF.@&8&6-NJ+9&6+^ 59:1[\
U_
$]1-K-`15Q,?1#a[\'C&9
Phản ứng, hiện tượng: Khi cho bột kim loại (từ Fe đến Cu) dung dịch muối Fe
3+
, không
có chất rắn thoát ra do:
Cu + 2Fe
3+
→
Cu
2+
+ 2Fe
2+
Đặc điểm:
Các kim loại yếu hơn Fe trong dãy điện hoá vẫn có thể tham gia phản ứng với dung dịch
muối Fe
3+
như trên.
Khi các kim loại yếu hơn Fe trong dãy điện hoá phản ứng với dung dịch muối Fe
3+
chỉ có
phản ứng hòa tan chất rắn.
Y UF.@&8&6-NJ[\$]1
P

Phản ứng:
2Fe + O
2

→
2FeO
3Fe + 2O
2
→
Fe
3
O
4
2Fe + 3O
2
→
2Fe
2
O
3
Đặc điểm:
Khi cho Fe tác dụng với O
2
, hỗn hợp thu được có thể gồm 4 chất.
Y YF.@&8&6-NJ[\
P

U
$]1 D#`.cde
Phản ứng:
3Fe
2
O
3

+ CO
→
2Fe
3
O
4
+ CO
2
Fe
3
O
4
+ CO
→
3FeO + CO
2
FeO + CO
→
Fe + CO
2
Đặc điểm: Khi cho Fe
2
O
3
tác dụng với chất khử, hỗn hợp thu được có thể gồm 4 chất.
Y fF.@&8&6-NJ.g&.<>LO#$0-K-,M1#$]1+9&6+^ JM1#
Phản ứng:
Cho hỗn hợp X gồm sắt và 3 oxit của sắt tác dụng với dung dịch HCl.
Fe
2

O
3
+ 6HCl
→
2FeCl
3
+ 3H
2
O
Fe
3
O
4
+ 8HCl
→
2FeCl
3
+ FeCl
2
+ 4H
2
O
FeO + 2HCl
→
FeCl
2
+ H
2
O
Fe + 2HCl

→
FeCl
2
+ H
2
Fe + 2FeCl
3

→
3FeCl
2
Đặc điểm:
- Thứ tự ưu tiên các phản ứng: axit hòa tan các oxit, chất phản ứng cuối cùng là Fe.
Nếu có chất rắn còn dư sẽ là sắt, có thể có các oxit.
- Nếu có chất rắn dư, chắc chắn sẽ có phản ứng của Fe với Fe
3+
.
- Nếu chất rắn tan hết, tùy yêu cầu của đề: Nếu đề cho tính ôxi hóa của Fe
3+
mạnh
hơn của H
+
hoặc tính khử của hydro mới sinh mạnh hơn của Fe
2+
thì có phản ứng của Fe
với Fe
3+
.
Y hF.@&8&6-NJ.<> D#LO#de
- Khác với nhiều hợp chất khác của kim loại chỉ có tính ôxi hóa, hợp chất sắt (II)

thể hiện cả tính ôxi hóa và tính khử tùy chất phản ứng.
4.6.1- Tính ôxi hóa
- Nếu gặp chất khử mạnh, hợp chất sắt (II) thể hiện tính ôxi hóa:
FeO + CO
→
Fe + CO
2
Mg + Fe
2+
→
Mg
2+
+ Fe
4.6.2- Tính khử
- Nếu gặp chất ôxi hóa mạnh, hợp chất sắt (II) thể hiện tính khử:
AgNO
3
+ Fe(NO
3
)
2
→
Fe(NO
3
)
3
+ Ag
3FeO + 10HNO
3

→
3Fe(NO
3
)
3
+ NO + 5H
2
O
4Fe(OH)
2
+ O
2
+ 2H
2
O
→
4Fe(OH)
3

fFK-R01#S>K>+2&6
f EF01#,K&>.@&8&6-NJLO#$]1+9&6+^ -K- D#,M1.,K5?&.
Ví dụ 1: Một dung dịch chứa b mol H
2
SO
4
hoà tan hết a mol Fe thu được khí A và 42,8
gam muối khan. Nung lượng muối khan ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không
khí đến khối lượng không đổi được hỗn hợp khí B.
1- Tính giá trị của a, b (biết
=

b
a
6
5,2
).
2- Tính d
A/B
.
Bài giải:
Khi Fe phản ứng với H
2
SO
4
thu được khí A , A có thể là H
2
hoặc SO
2
.
Nếu A là H
2
, phản ứng tạo FeSO
4
:
Fe + H
2
SO
4

→
FeSO

4
+ H
2
(*).
a b
Theo phản ứng (*):
1
1
42
==
a
a
n
n
SOH
Fe
; Theo đề:
6
5,2
42
==
b
a
n
n
SOH
Fe
Không phù hợp
Nếu A là SO
2

, phản ứng tạo Fe
2
(SO
4
)
3
:
2Fe + 6H
2
SO
4

→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
O (**)
a 3a
Theo phản ứng (**):
3
1
3
42

==
a
a
n
n
SOH
Fe

Theo đề:
6
5,2
42
==
b
a
n
n
SOH
Fe
Không phù hợp
Vậy, trường hợp xảy ra là Fe tác dụng với H
2
SO
4
tạo Fe
2
(SO
4
)
3

và SO
2
, còn dư Fe tác
dụng với Fe
2
(SO
4
)
3
.
2Fe + 6H
2
SO
4

→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
O
Fe + Fe
2
(SO

4
)
3

→
3FeSO
4

Fe + 2H
2
SO
4

→
FeSO
4
+ SO
2
+ 2H
2
O
Có thể coi như một phần Fe tác dụng tạo thành x mol Fe
2
(SO
4
)
3
:
2Fe + 6H
2

SO
4

→

Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3SO
2
+ 6H
2
O (1).
2x 6x x
Một phần Fe tác dụng tạo thành y mol FeSO
4
:
Fe + 2H
2
SO
4

→
FeSO
4
+ SO
2

+ 2H
2
O (2)
y 2y y
Số mol Fe phản ứng là: 2x + y = a
Số mol H
2
SO
4
phản ứng là: 6x + 2y = b
Kết hợp ta được hệ :







=
=+
=+
6
5,2
26
2
b
a
byx
ayx
Giải hệ ta được: x = 0,2a ; y = 0,6a

Theo đề tổng khối lượng muối thu được nặng 42,8 gam
400x + 152y = 42,8
Thay giá trị của x và y theo a vào ta được a = 0,25; b = 0,6.
Muối gồm 0,05 mol Fe
2
(SO
4
)
3
và 0,15 mol FeSO
4
. khi nung trong không khí:
2Fe
2
(SO
4
)
3

→
2Fe
2
O
3
+ 6SO
2
+ 3O
2
(3)
0,05 0,15 0,075

4FeSO
4

→
2Fe
2
O
3
+ 4SO
2
+ O
2
(4)
0,15 0,15 0,0375
Khí B gồm 0,3 mol SO
2
và 0,1125 mol O
2
.

91,1
29).1125,03,0(
32.1125,064.3,0
=
+
+
=
KK
B
d

Ví dụ 2. Cho hỗn hợp bột gồm 2,7 gam Al và 5,6 gam Fe vào 550 ml dung dịch AgNO
3
1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn. Tính giá trị của m
là (biết thứ tự trong dãy thế điện hoá: Fe
3+
/Fe
2+
đứng trước Ag
+
/Ag)
Bài giải:
Ta có: n
Al
= 2,7:27 = 0,1 mol; n
Fe
= 5,6:56 = 0,1 mol;
3
AgNO
n
= 0,55 mol
Al + 3AgNO
3

→
Al(NO
3
)
3
+ 3Ag
0,1 0,3 0,3

Fe + 2AgNO
3

→
Fe(NO
3
)
2
+ 2Ag
0,1 0,2 0,2
Fe(NO
3
)
2
+ AgNO
3

→
Fe(NO
3
)
3
+ Ag
0,05 0,05
Chất rắn thu được là Ag.
⇒
m = 108.(0,2 + 0,3 + 0,05) = 59,4g
Nhận xét: Do sắt có khả năng thể hiện số ôxi hóa +2 hoặc +3, nên dạng bài tập phản ứng
của Fe với các chất oxi hóa mạnh khá phức tạp. Với dạng bài tập này, cần chú ý khả năng
phản ứng tạo sắt (II) hay sắt (III).

f PF01#,K&>.@&8&6-NJ`15Q,?1$]1+9&6+^ 59:1-NJ[\
U_

Phân tích trường hợp: cho hỗn hợp X gồm Zn và Al tác dụng với dung dịch Y chứa
FeCl
3
. Xác định các phản ứng có thể xảy ra.
Lưu ý: Ta có thể có các trường hợp
- Chỉ có Al tác dụng với FeCl
3
, có 1 bước phản ứng, tạo Fe
2+
.
- Chỉ có Al tác dụng với FeCl
3
, có 2 bước phản ứng, tạo Fe
2+
và Fe.
- Có Al và Zn tác dụng với FeCl
3
, có 1 bước phản ứng, tạo Fe
2+
.
- Có Al và Zn tác dụng với FeCl
3
, có 2 bước phản ứng, tạo Fe
2+
và Fe, trong đó lại
có thể có các trường hợp nhỏ:
+ Chỉ có Al tác dụng với FeCl

3
, tạo Fe
2+
.
+ Có Al và Zn tác dụng với FeCl
3
, tạo Fe
2+
.
Ví dụ 1: Cho 18,5 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe
3
O
4
tác dụng với 200 ml dung dịch HNO
3
loãng, đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lít khí
NO duy nhất ở điều kiện tiêu chuẩn, dung dịch Y và còn lại 1,46 gam kim loại.
1. Viết các phương trình phản ứng xảy ra.
2. Tính nồng độ mol/l của dung dịch HNO
3
.
3. Tính khối lượng muối trong dung dịch Y.
Bài giải:
Gọi x là số mol Fe tác dụng với dung dịch HNO
3
, y là số mol Fe
2
O
3
. (x, y > 0)

Fe + 4HNO
3

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

→
9Fe(NO
3
)
3
+ NO + 14H
2
O
y
3
28y

3y
3
y
2Fe + Fe(NO
3
)
3

→
3Fe(NO
3
)
2

2
3yx +
(x + 3y)
Theo đề:
1,0
4,22
24,2
==
NO
n

⇒
x +
3
y
= 0,1 (*)

Số mol sắt đã phản ứng là: (x +
2
3yx +
); lượng sắt còn dư là 1,46 gam.
⇒
56(x +
2
3yx +
) + 232y = 18,5 – 1,46 = 17,04. (**)
Kết hợp 2 phương trình (*) và (**), giải hệ ta được x = 0,09 ; y = 0,03.
Từ kết quả trên ta tính được:
)(
3
HNOM
C
= 3,2M ;
23
)(NOFe
m
= 48,6 gam.
Ví dụ 2: Cho 7,7 gam hỗn hợp X gồm Mg và Zn tác dụng với dung dịch HCl dư thu được
3,36 lít khí (đo ở điều kiện tiêu chuẩn). Cho 7,7 gam X tác dụng với 500 ml dung dịch
FeCl
3
0,4M thu được chất rắn Y. Tính khối lượng Y.
Bài giải:
Gọi số mol của Mg và Zn tương ứng trong 7,7 gam X là x, y. (x, y > 0).
Theo đề: 24x + 65y = 7,7. (*)
Mg + 2HCl
→

MgCl
2
+ H
2
(1)
x x
Zn + 2HCl
→
ZnCl
2
+ H
2
(1)
y y
Theo đề: số mol H
2
= 0,15
⇒
x + y = 0,15 (**)
Kết hợp (*) và (**) ta có hệ :



=+
=+
15,0
7,76524
yx
yx
Giải hệ ta có: x = 0,05; y= 0,1.

Khi cho X tác dụng với dung dịch FeCl
3
:
2,04,0.5,0
3
==
FeCl
n

Mg + 2FeCl
3

→
MgCl
2
+ 2FeCl
2
(3)
0,05 0,1 0,1
Zn + 2FeCl
3

→
ZnCl
2
+ 2FeCl
2
(4)
0,05 0,1 0,1
Sau khi FeCl

3
phản ứng hết, còn 0,05 mol Zn tác dụng với FeCl
2
.
Zn + FeCl
2

→
ZnCl
2
+ Fe (5)
0,05 0,05 0,05
Chất rắn Y chỉ gồm 0,05 mol Fe. m
Y
= 0,05. 56 = 2,8 gam.
Ví dụ 3. Tính thể tích dung dịch HNO
3
1M (loãng) ít nhất cần dùng để hòa tan hoàn toàn
hỗn hợp gồm 0,15 mol Fe và 0,15 mol Cu là (biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO)
Bài giải
Ta có:
Fe + 4HNO
3

→
Fe(NO
3
)
3
+ NO + 2H

2
O
0,15 0,6 0,15
Để V
ddHNO3
nhỏ nhất thì 1 phần Cu sẽ phản ứng với Fe(NO
3
)
3
3Cu + 8HNO
3
→
3Cu(NO
3
)
2
+ 2NO + 4H
2
O
0,075 0,2
Cu + 2Fe(NO
3
)
3

→
2Fe(NO
3
)
2

+ Cu(NO
3
)
2
0,075 0,15
⇒
3
HNO
n
= 0,6 + 0,2 = 0,8 (mol)
⇒

3
HNO
V

= 0,8 : 1 = 0,8(l)
Nhận xét: Thường bài toán kim loại tác dụng với dung dich muối sắt (III) thường đi cùng
với sắt tác dụng với dung dịch chất có tính oxi hóa mạnh do bản thân Fe
3+
là chất oxi hóa
mạnh. Với dạng bài tập này, cần chú ý khả năng phản ứng tạo sắt (II) hay sắt đơn chất tùy
thuộc tỉ lệ mol giữa các chất được lấy.
f UF01#,K&MK-'^&.iM1#-NJLO#
5.3.1- Nguyên tắc:
Xác định công thức Fe
x
O
y
:

- Nếu
y
x
=1  Fe
x
O
y
là: FeO
- Nếu
y
x
=
3
2
 Fe
x
O
y
là: Fe
2
O
3
- Nếu
y
x
=
4
3
 Fe
x

O
y
là: Fe
3
O
4
- Nếu oxit sắt (Fe
x
O
y
) tác dụng với H
2
SO
4
đặc, HNO
3
đặc không giải phóng khí đó là
Fe
2
O
3
.
5.3.2- Bài toán minh họa:
Ví dụ 1. Đốt cháy hoàn toàn 16,8 gam Fe trong khí O
2
cần vừa đủ 4,48 lít O
2
(điều kiện
tiêu chuẩn) tạo thành một ôxit sắt. Xác định công thức phân tử của oxit đó.
0161@1T

Ta có: n
Fe
= 16,8 : 56 = 0,3 mol;
2
O
n
= 4,48 : 22,4 = 0,2 mol
Gọi oxit sắt cần tìm là Fe
x
O
y
2xFe + yO
2

→
2Fe
x
O
y
0,3 0,2
⇒

2x
y
=
0,3
0,2
=
3
2

⇒

x
y
=
3
4

⇒
CT cần tìm là: Fe
3
O
4

Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn y gam một oxit sắt bằng H
2
SO
4 đặc
nóng thấy thoát ra khí SO
2
duy nhất. Trong thí nghiệm khác, sau khi khử hoàn toàn cũng y gam oxit đó bằng CO ở
nhiệt độ cao rồi hòa tan lượng sắt tạo thành bằng H
2
SO
4
đặc nóng thì thu được lượng khí
SO
2
nhiều gấp 9 lần lượng khí SO

2
ở thí nghiệm trên. Xác định công thức của oxit sắt.
Bài giải.
2Fe
m
O
n
+ (6m-2n) H
2
SO
4

→
mFe
2
(SO
4
)
3
+ (6m-2n)H
2
O+ (3m-2n)SO
2

56 16
y
m n+

(3 2 )
2(56 16 )

y m n
m n
−
+
n
Fe
=
56 16
my
m n+
Số mol sắt được bảo toàn trong phản ứng khử nên ta có:
2Fe + 6H
2
SO
4

→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ 6H
2
O + 3SO
2

3
2(56 16 )

my
m n+
Theo đề bài ta có:
3
2(56 16 )
my
m n+
= 9
(3 2 )
2(56 16 )
y m n
m n
−
+

⇒
m = 3(3m-2n)
⇒
m
n
=
6
8
=
3
4
⇒
Công thức oxit sắt là Fe
3
O

4

Nhận xét:
Ôxit của sắt có thể là 1 trong 3 trường trường hợp, hóa trị của sắt trong oxit có thể
không phải số nguyên
Khi xác định oxit của sắt cần xét tỉ lệ mol giữa sắt và oxi, chọn tỷ lệ thích hợp với
ôxit đề cho
Với bài toán xác định oxit của sắt, thường gặp phản ứng thể hiện tính khử của oxit
khi tác dụng với chất ôxi hóa mạnh, khi ấy phải viết dưới dạng công thức tổng quát của
oxit.
f YF01#,K&$(.g&.<>LO#$0-K-,M1#-NJLO#
5.4.1- Đặc điểm bài toán:
Thường các bài toán về hỗn hợp sắt và các oxit của sắt với yêu cầu tổng quát, các
yêu cầu của đề thường không đòi hỏi tính thành phần của các chất trong hỗn hợp mà tính
56 16
my
m n+
khối lượng hỗn hợp, khối lượng sắt, số mol chất oxi hóa, số mol sản phẩm khử khi hỗn
hợp phản ứng.
5.4.2- Phương pháp thường dùng
+ Phương pháp bảo toàn electron.
+ Phương pháp bảo toàn số mol nguyên tử các nguyên tố.
+ Phương pháp bán phản ứng (phương trình ion-electron).
+ Phương pháp quy đổi.
5.4.3- Các dạng bài toán
5.4.3.1- Bài toán phản ứng của Fe với O
2
.
* Ví dụ sử dụng phương pháp bảo toàn electron:
Ví dụ 1. Đốt cháy x mol Fe bởi oxi thu được 5,04 gam hỗn hợp (A) gồm các oxit sắt. Hòa

tan hoàn toàn (A) trong dung dịch HNO
3
thu được 0,035 mol hỗn hợp (Y) gồm NO và
NO
2
. Tỷ khối hơi của Y đối với H
2
là 19. Tính x.
Bài giải
Gọi z, t lần lượt là số mol NO và NO
2
. Theo đề ta có hệ phương trình:

0,035
30 46
38
z t
z t
z t
+ =


+

=

+


⇔

0,035
0
z t
z t
+ =


− =

⇔
0,0175
0,0175
z
t
=


=

Ta có sơ đồ biểu diễn các quá trình nhường nhận e:
Quá trình ôxi hóa:
Fe - 3e
→
Fe
+3
x 3x
Các quá trình khử:
O + 2e
→

O
-2
y 2y
N
+5
+ e
→
N
+4
0,0175 0,0175
N
+5
+ 3e
→
N
+2
0,0525 0,0175
Vì tổng số mol e nhường bằng tổng số mol e nhận nên ta có:
0,0525 + 0,0175 + 2y = 3x
⇔
3x - 2y = 0,07
Lại có: m
hh
= 56z + 16t = 5,04

3 2 0,07
56 16 5,04
x y
x y
− =



+ =

⇔
0,07
0,07
x
y
=


=


* Ví dụ dùng phương pháp quy đổi
Các chú ý khi dùng phương pháp quy đổi
- Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X - từ ba chất trở lên) thành hỗn hợp hai chất
hay 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 có thể quy đổi về một chất.
Tuy nhiên nên chọn cặp chất nào có phản ứng oxi hoá khử là ít nhất để đơn giản trong
tính toán.
- Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi ta gặp số âm đó là do sự bù trừ
về khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình
thường và kết quả cuối cùng vẫn thoả mãn.
- Khi quy đổi hỗn hợp X về một chất Fe
x
O
y
thì oxit Fe

x
O
y
tìm được chỉ là oxit giả định
không có thực.
3+2PT Nung 8,4 gam Fe trong không khí sau phản ứng ta thu được m gam chất rắn X
gồm Fe, FeO, Fe
3
O
4
, Fe
2
O
3
. Hoà tan m gam hỗn hợp X trong dưng dịch HNO
3
dư thu
được 2,24 lít khí NO
2
(điều kiện tiêu chuẩn) là sản phẩm khử duy nhất. Tính giá trị của
m?
Cách quy đổi 1: Quy hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe
2
O
3
. Ta có các phương trình phản
ứng.
FeO + 4HNO
3
Fe(NO

3
)
3
+ NO
2
+ 2H
2
O (1)
Fe
2
O
3
+ 6HNO
3
2Fe(NO
3
)
3
+ 3H
2
O (2)
Ta có n
Fe
= 0,15 mol, n
NO2
= 0,1 mol
⇒
n
FeO
= n

NO2
= 0,1 mol
Ta có 0,15 mol của Fe thì
2Fe + O
2
2FeO
0,1 mol 0,1 mol
4Fe + 3O
2
2Fe
2
O
3
0,05 mol 0,025 mol
Do đó m
x
= 0,1x72 + 0,05x160 = 11,2 gam.
Cách quy đổi 2: Quy hỗn hợp chất rắn X về hai chất Fe và FeO có số mol trong hỗn hợp
tương ứng là x và y. áp dụng định luật bảo toàn electron và bảo toàn nguyên tố ta có: x +
y = 0,15
3x + y = 0,1 giải hệ ta có x = -0,025 mol và y = 0,175 mol
Vậy m = 56x(-0,025) + 72x0,175 = 11,2 gam.
Cách quy đổi 3: Quy hỗn hợp X về một chất Fe
x
O
y
.
Fe
x
O

y
+ (6x–2y)HNO
3

→
xFe(NO
3
)
3
+ (3x–2y)NO
2
+ (3x–y)H
2
O

yx 23
1.0
−
mol 0,1 mol
Ta có n
Fe
= 0,15 =
yx 23
1.0
−

⇒

y
x

=
7
6

⇒
Công thức quy đổi là Fe
6
O
7

Vậy m =
6
448.15,0
= 11,2 gam.
5.4.3.2- Bài toán khử Fe
2
O
3
.
Ví dụ 1:
A là ôxit của kim loại M (hoá trị n) có chứa 30% oxy theo khối lượng. Xác định công
thức phân tử của A .
Cho luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam oxit A (ở ý 1) ở nhiệt độ cao một thời gian
người ta thu được 6,72 gam hỗn hợp gồm 4 chất rắn khác nhau .
Đem hoà tan hoàn toàn hỗn hợp này bằng dung dịch HNO
3
dư thấy tạo thành 0,448 lít
khí B duy nhất có tỉ khối hơi so với H
2
là 15. Tính m .

Bài giải
Xác định công thức phân tử của A:
Gọi công thức phân tử của A là M
2
O
n
ta có:
⇒
M =
Chỉ có cặp nghiệm n = 3 và M = 56 hợp lý . Vậy A là Fe
2
O
3
.
Tính m:
Phản ứng khử Fe
2
O
3
:
7
3
2
16
=
M
n
3
56n
3Fe

2
O
3
+ CO
→
2Fe
3
O
4
+ CO
2
(1)
Fe
2
O
3
+ CO
→
2FeO + CO
2
(2)
Fe
2
O
3
+ 3CO
→
2Fe + 3 CO
2
(3)

Chất rắn thu được gồm Fe, FeO, Fe
3
O
4
và Fe
2
O
3
.
Hoà tan chất rắn bằng HNO
3
thu được B .
Theo đề M
B
= 2.15 = 30. Vậy B là NO
Fe
2
O
3
+ 6HNO
3

→
2Fe(NO
3
)
3
+ 3H
2
O (4)

3Fe
3
O
4
+ 28HNO
3

→
9Fe(NO
3
)
3
+ NO + 14H
2
O (5)
3FeO + 10HNO
3
→
3Fe(NO
3
)
3
+ NO + 5H
2
O (6)
Fe + 4HNO
3

→
Fe(NO

3
)
3
+ NO + 2H
2
O (7)
Theo đề
Quá trình phản ứng: A hỗn hợp X Fe
3+

Giai đoạn 1: Từ A (là Fe
2
O
3
sắt có số oxi hoá +3) bị khử thành hỗn hợp X (4 chất rắn).
Số mol e mà Fe
+3
nhận là a (mol)
Giai đoạn 2: Từ hỗn hợp X (gồm 4 chất rắn) bị oxi hoá trở lại thành Fe
3+
:
Số mol e mà X nhường là b (mol)
Do từ A (sắt có số ôxihoá +3) bị CO khử thành hỗn hợp X (4 chất rắn). Từ hỗn hợp X
(chất rắn) bị HNO
3
oxi hoá trở lại thành Fe
3+
, trong hai quá trình này số electron được bảo
toàn. Vì vậy a = b
ở giai đoạn 2:

02,0
4,22
448,0
==
NO
n
 →
+CO
 →
+
3
HNO
NO
3
-
+ 4H
+
+ 3e
→
NO + 2H
2
O

⇒
n
e
= 3 n
NO
= 3.0.02 = 0,06
Vậy ở giai đoạn 1, số mol electron mà Fe

2
O
3
đã nhận là 0,06 .
Quá trình bị khử của Fe
2
O
3
:
O
-2
- 2e = O
Số mol O
-2
bị khử: n
O
-2
= 0,5 n
e
= 0,5.0,06 = 0,03
Lượng oxy mất đi (tham gia phản ứng biến đổi CO thành CO
2
)
bằng 0,03.16 = 0,48. Vậy lượng Fe
2
O
3
ban đầu là:
m = m
X

+ 0,48 = 6,72 + 0,48 = 7,2 ( gam )
Ví dụ 2: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe
2
O
3
nung nóng. Sau một
thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe
2
O
3
và Fe
3
O
4
. Hòa tan hết X
trong dung dịch HNO
3
đặc, nóng thu được 4,368 lít NO
2
(sản phẩm khử duy nhất ở điều
kiện tiêu chuẩn). Tính m ?
Bài giải:
Sơ đồ phản ứng
3
3 4
2
2 3
2 3
2 3
,

, Fe
( )
o
HNO dn
CO
t
FeO Fe O
NO
Fe O
Fe O
Fe NO

↑


→ →
 



Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO, chất nhận e
là HNO
3
. Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe
2
O
3
. Bởi vậy
ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan x trong HNO
3

đề tính tổng số mol Fe.
Theo đề ra ta có:
2
0,195
NO
n mol
=
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y