HƯỚNG dẫn học SINH GIẢI NHANH các bài tập LIÊN QUAN đến sắt và hợp CHẤT của sắt

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC
TRƯỜNG THPT TAM ĐẢO 2

---------------------

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI NHANH
CÁC BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN SẮT VÀ
HỢP CHẤT CỦA SẮT

Người thực hiện: Đào Thị Liên
Trình độ chuyên môn: Cử nhân Hóa Học
Chức vụ: Giáo viên
Nơi công tác: Trường THPT Tam Đảo 2


Tam Đảo, tháng 03 năm 2014
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong chương trình phổ thông dạng bài toán hóa về sắt học sinh đã bắt đầu bắt
gặp nhiều từ các lớp 10,11 và nhiều nhất ở lớp 12. Với lớp 10 học sinh chủ yếu giải
theo phương pháp tự luận, lớp 11 học sinh đã tiếp cận dần đến các định luật, đặc
biệt áp dụng định luật bảo toàn electron trong bài toán về axit nitric. Tuy nhiên đối
tượng học sinh có thể vận dụng tốt phương pháp này là các học sinh khá, giỏi. Lớp
12 học sinh đã quen dần với cách làm bài trắc nghiệm, các em được trang bị rất
nhiều phương pháp giải nhanh, tuy nhiên các em lại không thành thạo trong việc
phân loại phương pháp để áp dụng trong các trường hợp cụ thể.
Trước thực trạng chuyển từ hình thức thi tự luận sang trắc nghiệm, học sinh
bối rối trước các loại bài tập liên quan đến phản ứng oxi hoá khử có nhiều trạng thái
số oxi hoá. Việc giải các loại bài tập này theo phương pháp truyền thống mất rất
nhiều thời gian viết phương trình phản ứng, lập và giải hệ phương trình. Học sinh
thường có thói quen viết và tính theo phương trình phản ứng nên ít nhanh nhạy với

bài toán dạng trắc nghiệm. Khi gặp hỗn hợp các chất học sinh không biết cách thay
thế các chất để giảm bớt số lượng chất đưa bài toán về dạng đơn giản hơn
Để giải quyết tốt các bài toán trắc nghiệm trong hoá học, chúng ta phải biết
vận dụng linh hoạt các định luật bảo toàn, có các mẹo thay thế chất để có thể
chuyển đổi từ hỗn hợp phức tạp thành dạng đơn giản hơn, một trong số dạng bài
toán hoá phức tạp hay gặp trong các đề tốt nghiệp, thi đại học hay thi học sinh giỏi
là các bài toán về sắt và các oxit sắt. Do đó để giúp học sinh giải quyết tốt các bài
toán về hỗn hợp sắt một cách nhanh chóng tôi thường giới thiệu phương pháp vận
dụng các định luật bảo toàn: bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn
electron với từng dạng cụ thể. Đó là nội dung mà chuyên đề này tôi muốn đề cập đến.

II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
A. CÁC ĐỊNH LUẬT CẦN VẬN DỤNG
1. Định luật bảo toàn khối lượng:
Nội dung: Khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng khối lượng các chất được
tạo thành sau phản ứng.

2


Hệ quả 1: Gọi mT là tổng khối lượng các chất trước phản ứng, m s là khối
lượng các chất sau phản ứng. Dù phản ứng xảy ra với hiệu suất bất kỳ ta đều có: mT = mS.
Hệ quả 2: Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo ra các hợp
chất ta luôn có: Khối lượng chất = khối lượng của cation+khối lượng anion. Khối
lượng của cation hoặc anion ta coi như bằng khối lượng của nguyên tử cấu tạo thành.
2. Định luật bảo toàn nguyên tố
Nội dung định luật: Tổng khối lượng một nguyên tố trước phản ứng bằng
tổng khối lượng của nguyên tố đó sau phản ứng. Nội dung định luật có thể hiểu là
tổng số mol của một nguyên tố được bảo toàn trong phản ứng.
3. Định luật bảo toàn electron kết hợp quy đổi

Trong phản ứng oxi hóa khử: Số mol electron mà chất khử cho đi bằng số
mol electron mà chất oxi hóa nhận về.
Khi vận dụng định luật bảo toàn electron vào dạng toán này cần lưu ý:
-

Trong phản ứng hoặc một hệ phản ứng chỉ cần quan tâm đến trạng thái đầu
và trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian.

-

Nếu có nhiều chất oxi hóa và chất khử thì số mol electron trao đổi là tổng số
mol của tất cả chất nhường hoặc nhận electron.

B. NỘI DUNG CHI TIẾT
1. Dạng đốt cháy Sắt trong không khí rồi cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa
Ta có thể khái quát hoá bài toán như sau:
Để m gam phoi bào sắt A ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn
hợp B có khối lượng m1 gam gồm sắt và các oxit săt. Cho B tác dụng hoàn toàn với
HNO3 dư thấy giải phóng V lít khí NxOy (sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng
m của A, khối lượng muối tạo thành, khối lượng HNO3 tham gia phản ứng?
Phân tích bài toán:
Sơ đồ: Fe

FeO
Fe O
 2 3 + HNO3
KK
Fe → 
→ Fe( NO3 )3 + N xOy (amol )
Fe

O
 3 4

Fe

3


Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có

O2

=

mhh − m
32

O2 + 4e 
→ 2O −2

Fe → Fe3+ + 3e
x

m

mhh − m
8

3x

x NO3- + (5x-2y)e → NxOy
x.a

(5x-2y).a

a

Áp dụng định luật bảo toàn e ta có:

3m mhh − m
=
+ n ⇒ m = 0, 7 n + 5, 6n
56
8
m=0,7n+5,6n

n: mol e trao đổi của quá trình N
Vậy ta đã chứng minh được biểu thức tính:

mmuoi =

Khối lượng muối tạo thành:

Số mol HNO3 phản ứng:

nHNO3 =

m
.242
56

3m
+ xa
56

Nhận xét: Sau khi đã làm quen với HNO3 giáo viên có thể thay thế bằng H2SO4 đặc
nóng cho kết quả tương tự:
Khối lượng muối tạo thành:

Số mol H2SO4 phản ứng:

m=0,7n+5,6n

mmuoi =

nH 2 SO4 =

m
.200
56

3m
+ nSO2
112

Ví dụ 1 (Đề ĐH – CĐ khối B năm 2007): Nung nóng m gam bột Fe trong oxi, thu
được 3 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 . Hòa tan hết hỗn hợp này

4

trong dung dịch HNO3 (dư), thu được 0,56 lít khí NO 2 (sản phẩm khử duy nhất, ở
đktc). Tính m?
A. 2,52g

B. 2,62 g

C. 2,32 g

D. 2,24 g

Hướng dẫn giải:
Thay vào công thức ta có: m = 0,7.3 + 0,025.1.5,6 = 2,24 gam
Ví dụ 2: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được m
gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 . Hỗn hợp này phản ứng hết với dung
dịch H2SO4 đặc nóng (dư), thu được 4,2 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở
đktc). Tính m?
A. 12g

B. 12,25g

C. 15g

D. 20g

Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng
 FeO, Fe3O4
 SO ↑
O2 ( kk )
H 2 SO4 dn

Fe 
→

→ 2
 Fe2O3và Fe du
 Fe2 ( SO4 )3

Fe phản ứng với Oxi cho 3 sản phẩm oxit và lượng sắt dư, sau đó hỗn hợp
oxit này phản ứng với H 2SO4 đặc nóng đưa lên sắt +3. Trong quá trình Oxi nhận e
để đưa về O2- có trong oxit và H2SO4(S+6) nhận e để đưa về SO2 (S+4).
Như vậy:

+ Khối lượng oxit sẽ là tổng của khối lượng sắt và oxi.
+ Cả quá trình chất nhường e là Fe chất nhận là O và H2SO4.

Giải: Ta có n SO = 0,1875 mol , nFe = 0,225 mol
2

Gọi số mol oxi trong oxit là x ta có:
Chất khử

Chất oxi hóa
2−
O + 2e → O
x

Fe →Fe3+ +3e

0,225

2x

S +6 + 2e → S +4 ( SO2 )

0,225 x 3

0,1875.2

Tổng electron nhường: 0,675 mol

Tổng electron nhận:

0,1875

2x + 0,375 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 0,675 = 2x + 0,375 
→ x = 0,15
Mặt khác ta có: m = mFe + mO 2− nên: m = 12,6 + 0,15x16 = 15 (gam).
Hoặc thay vào công thức:

mhh = (12,6 – 5,6.2.0,1875)/ 0,7 = 15 gam

Ví dụ 3: Nung nóng m gam bột sắt ngoài không khí, sau phản ứng thu được 20
gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 . Hòa tan hết X trong dung dịch
5


HNO3 loãng thu được 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO và NO 2 có tỉ khối so với H2 là
19. Tính m và thể tích HNO3 1M đã dùng?

A. 16,8g; 1,15 lít

B. 14g; 1,15 lít

C. 16,8g; 1,5 lít

D. 14g; 1,5 lít

Phân tích đề: sơ đồ phản ứng
 NO2 ↑
FeO
,
Fe
O


3 4
O2 ( kk )
HNO3
Fe 
→

→  NO ↑
 Fe2O3và Fe du
 Fe( NO )
3 3
+ Hỗn hợp X gồm Fe


và O trong oxit.

+ Xét cả quá trình ta thấy chỉ có Fe nhường e, Chất nhận e là Oxi và HNO 3 .
+ HNO3 nhận e để cho NO và NO2.
+ Số mol HNO3 ban đầu bằng số mol HNO3 trong muối và chuyển về các khí.
Giải: Theo đề ra ta có: nNO = nNO2 = 0,125mol
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 20 (1).
Quá trình nhường và nhận e:
Chất khử

Chất oxi hóa

O + 2e → O 2−

y

Fe → Fe3+ + 3e
x

2y

y

+5

+4

N + 1e → N

0,125 0,125

3x

+5

+2

N + 3e → N
0,125 x3

Tổng electron nhường: 3x mol

0,125

Tổng electron nhận: 2y + 0,125+ 0,125x3 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,5
Từ (1) và (2) ta có hệ 56 x + 16 y = 20


3 x − 2 y = 0,5

Giải hệ trên ta có x = 0,3 và y = 0,2
Như vậy nFe = 0,3 mol vậy m = 16,8 gam.
Theo định luật bảo toàn nguyên tố ta có:
muôi
Khí
nHNO3 = nNO
= 3nFe + nNO + nNO2
− + n
NO −
3

3

6

(2)


nên nHNO = 0,3x3 + 0,125 + 0,125 = 1,15 mol.
3

Vậy VHNO =
3

1,15
= 1,15(lít)
1

Hoặc thay vào công thức:

m = 0,7. 20 + 5,6.( 0,125 . 1 + 0,125 . 3) = 16,8 gam
V = (3. 16,8 /56 + 0,125 .2)/1= 1,15 lít

Mở rộng bài toán: Để m gam hỗn hợp A gồm phoi bào sắt và một kim loại M có
hoá trị không đổi ngoài không khí sau một thời giạn biến thành hốn hợp B có khối
lượng m1 gam gồm Fe và các oxit sắt FeO, Fe2O3, Fe3O4, M2On và M. Cho B tác
dụng hoàn toàn với HNO 3 dư thấy giải phóng ra V lít khí duy nhất N xOy. Tính khối
lượng m của A, khối lượng muối và khối lượng HNO3 tham gia phản ứng?
Hướng dẫn giải
Sơ đồ:

FeO
Fe O
 2 3

Fe O
+ HNO3
KK
Fe, M ( mg ) 
→  3 4 
→ N xO y (amol )
Fe
M


M 2On
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mFe + mM + mO2 = mB = mhh ⇒ mO2 = mB − (mFe + mM ) = mhh − m
⇒ nO 2 =

mhh − m
32

Fe

→ Fe3+ + 3e

a/56
M

b/M

O2

3a/56

+

4e

→ 2O2-

(mhh-m)/32 (mhh-m)/8

→ Mn+ + ne

xN+5 + (5x-2y)e

nb/M

c.x

→ xN+2y/x

(5x-2y).c

Đặt u = c(5x-2y) trong đó c là số mol của NxOy
Áp dụng định luật bảo toàn e ta có:

3a nb mhh − m

+
=
+ u ⇔ 3aM + 56n.b = 7mhh .M − 7 n.M + 56 M .u
56 M
8
7


Kết hợp với a+b=m →a = m-b ta tính được biểu thức:

m = 0, 7mhh + 5, 6u + 0,3b −

5, 6nb
M

Trong đó:
M: Là khối lượng mol của M
n: Là hoá trị
b: Khối lượng kim loại M
u: số mol e trao đổi
Khối lượng muối nitrat và khối lượng HNO3

b
(m − b).242
( M + 62n) +
m
56
 3b 3( m − b)

= ( +

) + xc  63
56
 m


mmuoi =
mHNO3

Bài tập áp dụng: Cho m gam hốn hợp gồm Fe và Al trong đó Al có khối lượng 2,7
gam. Nung A trong không khí một thời gian thu được hỗn hợp B gồm Fe, Al dư và
các oxit có khối lượng 18,7 gam. Cho B tác dụng với dung dịch HNO 3 dư thu được
2,24 lít khí NO duy nhất ở đkc. Tính m?
Hướng dẫn giải
Áp dụng hệ thức trên có:

m = 0, 718, 7 + 5, 6.0,1.3 + 0,32, 7 −

5, 6.3.2, 7
= 13,9( g )
27

2. Dạng hỗn hợp sắt và các hợp chất phản ứng với chất oxi hóa mạnh:
Loại 1: Hỗn hợp sắt và các oxit sắt tác dụng với chất oxi hoá mạnh
Ví dụ1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3 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. Tính m ?
A. 38,72g

B. 39,7g

C. 40,25g

D. 38g

Phân tích đề: Ta coi như trong hỗn hợp X ban đầu gồm Fe và O. Như vậy xét cả
quá trình chất nhường e là Fe chất nhận e là O và HNO 3. Nếu chúng ta biết được số
tổng số mol Fe trong X thì sẽ biết được số mol muối Fe(NO 3)3 trong dung dịch sau
phản ứng. Do đó chúng ta sẽ giải bài toán này như sau:
8


Giải: Số mol NO = 0,06 mol.
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 11,36 (1).
Quá trình nhường và nhận e:
Chất khử

Chất oxi hóa

Fe → Fe3+ + 3e

O + 2e → O 2 −

x

y

+5

2y

y +2

N + 3e → N ( NO )

3x

0,18

0, 06

Tổng electron nhường: 3x (mol) Tổng electron nhận:

2y + 0.18

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0.18

(mol)

(2)

Từ (1) và (2) ta có hệ 56 x + 16 y = 11,36


3 x − 2 y = 0,18

Giải hệ trên ta có x = 0,16 và y = 0,15
Như vậy nFe = nFe ( NO ) = 0,16 mol vậy m = 38,72 gam.
3 3

Với bài toán này ta cũng có thể quy về bài toán kinh điển: Đốt m gam sắt sau

phản ứng sinh ra 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 . Hỗn hợp này
phản ứng hết với dung dịch HNO 3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm
khử duy nhất, ở đktc).
Chúng ta sẽ tính m rồi từ suy ra số mol Fe và từ đó tính số mol của sắt.
Ví dụ 2: Hỗn hợp X gồm (Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO) với số mol mỗi chất là 0,1 mol,
hòa tan hết vào dung dịch Y gồm (HCl và H 2SO4 loãng) dư thu được dung dịch Z.
Nhỏ từ từ dung dịch Cu(NO3)2 1M vào dung dịch Z cho tới khi ngừng thoát khí NO.
Thể tích dung dịch Cu(NO3)2 cần dùng và thể tích khí thoát ra ở đktc là?
A. 25 ml; 1,12 lít.

B. 0,5 lít; 22,4 lít.

C. 50 ml; 2,24 lít.

D. 50 ml; 1,12 lít.

Hướng dẫn giải

Quy hỗn hợp 0,1 mol Fe2O3 và 0,1 mol FeO thành 0,1 mol Fe3O4.
Hỗn hợp X gồm: (Fe3O4 0,2 mol; Fe 0,1 mol) tác dụng với dung dịch Y
Fe3O4 + 8H+ → Fe2+
→

0,2

+ 2Fe3+ + 4H2O

0,2

0,4 mol

Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑
0,1

→

0,1 mol

2+

Dung dịch Z: (Fe : 0,3 mol; Fe3+: 0,4 mol) + Cu(NO3)2:
9


3Fe2+ + NO3− + 4H+ → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O
0,3
⇒

0,1

VNO = 0,1×22,4 = 2,24 lít.
n Cu( NO3 )2 =

⇒

0,1 mol

1
n − = 0,05 mol
2 NO3

Vdd Cu( NO3 )2 =

0,05
= 0,05 lít (hay 50 ml). (Đáp án C)
1

Phát triển bài tốn:
Trường hợp 1: Cho nhiều sản phẩm sản phẩm khử như NO2, NO ta có vẫn đặt hệ
bình thường tuy nhiên chất nhận e bây giờ là HNO3 thì cho 2 sản phẩm.
Trường hợp 2: Nếu đề ra u cầu tính thể tích hoặc khối lượng của HNO 3 thì ta
tính số mol dựa vào bảo tồn ngun tố N khi đó ta sẽ có:
mi
Khí
nHNO3 = nNO
= 3nFe + nNO (nNO2 )
− + n
NO −
3

3

Ví dụ 1. Hỗn hợp A gồm ba oxit sắt (FeO, Fe3O4, Fe2O3) có số mol bằng nhau. Hòa
tan hết m gam hỗn hợp A này bằng dung dịch HNO 3 thì thu được hỗn hợp K
gồm hai khí NO2 và NO có thể tích 1,12 lít (đktc) và tỉ khối hỗn hợp K so với
hiđro bằng 19,8. Trị số của m là:
A. 20,88 gam
B. 46,4 gam
C. 23,2 gam
D. 16,24 gam

Ví dụ 2: Cho a gam hỗn hợp A gồm oxit Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng hồn tồn với
lượng vừa đủ là 250 ml dung dịch HNO 3 khi đun nóng nhẹ, thu được dung dịch B
và 3,136 lít (đktc) hỗn hợp khí C gồm NO2 và NO có tỉ khối so với hiđro là 20,143.
Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu được 48,4 g một muối khan duy nhất. Tính a.
A. 13,44gam.

B. 13,21 gam. C. 15,68 gam.

D. Kết quả khác.

Loại 2: Hỗn hợp sắt và hợp chất với lưu huỳnh phản ứng với chất oxi hố mạnh
Ví dụ 1: Hồ tan 20,8 gam hỗn hợp gồm FeS, FeS2, S bằng dung dòch HNO3 đac
nóng dư thu được 53,76 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất)đkc, và dung dòch A.
Cho dd A tác dụng vớii dung dòch NaOH dư, lọc lấy tồn bộ kêt tủa nung trong
khơng khí đên khối lượng khơng đoi thì khơi lượng chất rắn thu đđược là:
A. 16 gam

B. 9 gam

C. 8,2 gam

D. 10,7 gam

Ví dụ 2: Hồ tan hồn tồn 25,6 gam chất rắn X gồm Fe, FeS, FeS 2 và S bằng dung
dịch HNO3 dư, thốt ra V lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch Y. Thêm
Ba(OH)2 dư vào Y thu được 126,25 gam kết tủa. Giá trị của V là: A. 17,92. B.
19,04. C. 24,64.
D. 27,58.
Ví dụ 3: Cho 6,51 gam hỗn hợp X gồm FeS 2 và MS có số mol bằng nhau (M là kim
loại có hóa trị khơng đổi) tác dụng hồn tồn với lượng dư dung dịch HNO 3 đun

nóng thu được dung dịch A và 13,216 lít (đktc) hỗn hợp khí X có khối lượng là
10


26,34 gam gồm NO2 và NO. Thêm dung dịch BaCl 2 dư vào dung dịch A thấy có m
gam kết tủa trắng, không tan trong axit dư.
1. Kim loại M là: A. Cu
B. Mg
C. Fe
D. Zn
2. Giá trị của m là: A. 20,97g
B. 13,98g
C. 20,79g
D. 13,89g.
3. Dạng khử không hoàn toàn Fe2O3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi
hóa mạnh là HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng:
Ví dụ 1: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng. Sau
một thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 . Hòa
tan hết X trong dung dịch HNO 3 đặc, nóng thu được 4,368 lít NO 2 (sản phẩm khử
duy nhất ở đktc). Tính m ?
A. 11,2g

B. 16,0g

C. 24g

D. 12g

Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng
 NO ↑

 FeO, Fe3O4 HNO3dn 
CO
Fe2O3 
→
→  2
to

 Fe2O3 , Fe
 Fe( NO3 )3

Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO,
chất nhận e là HNO3. Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số
mol Fe2O3. Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan X trong HNO 3 đề tính
tổng số mol Fe.
Giải: Theo đề ra ta có: nNO2 = 0,195mol
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1).
Quá trình nhường và nhận e:
Chất khử

Chất oxi hóa

Fe → Fe3+ + 3e

O + 2e → O 2 −

y

2y

+5

x

y

+4

N + 1e → N

0,195 0,195

3x

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,195
Từ (1) và (2) ta có hệ 56 x + 16 y = 10, 44


3 x − 2 y = 0,195

Giải hệ trên ta có x = 0,15 và y = 0,1275
11

(2)


Như vậy nFe = 0,15 mol nên nFe O = 0, 075mol 
→ m = 12 gam.
2 3

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
H2SO4 đặc thu được thể tích khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) ở điều kiện
tiêu chuẩn là

A. 448 ml.

B. 224 ml. C. 336 ml.

D. 112 ml.

Hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng:
Thực chất phản ứng khử các oxit trên là
O → H2O

H2

+

0,05

→ 0,05 mol
3, 04 − 0, 05.16
= 0, 04(mol ) Fe
56

Coi hỗn hợp ban đầu có 0,05 mol O và
Fe → Fe3+ + 3e

O+

2e → O-2

0,04

0,05

0,1

0,12 (mol)

S

+6

0,01
Vậy:

+ 2e → S

(mol)
+4

0,02

VSO2 = 224 ml. (Đáp án B)

Ví dụ 3: Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 2O3, Fe3O4 trong 425 ml
dung dịch HCl 2,0M thu được một dung dịch X chứa Fe 2+ và Fe3+ với tỉ lệ số mol
1:2. Sục một lượng O2 vào dung dịch X thì thu được dung dịch Y. Y làm mất màu

vừa đủ 100 ml dd Br20,25M. Giá trị của m là:
A. 11,6g

B. 46,4 g

C. 32,8g

D. 23,2g

4. Dạng sắt và hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường: H +( Bỏ qua quá trình
H nguyên tử khử Fe3+ thành Fe2+)
Nhận xét: Dạng này cơ bản giống dạng thứ 4 tuy nhiên sản phẩm phản ứng ngoài
H2O còn có H2 do Fe phản ứng. Như vậy liên quan đến H + sẽ có những phản ứng
sau:
2 H + + 2e 
→ H2 ↑
2 H + + O 2−  
→ H 2O

Như vậy chúng ta có thể dựa vào tổng số mol H+ và số mol H2 để tìm số mol của
O2- từ đó tính được tổng số mol của Fe.

12


Ví dụ 1: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng vừa hết với 700
ml HCl 1M thu được dung dịch X và 3,36 lít khí H 2 (đktc). Cho X phản ứng với
dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y. Nung Y ngoài không khí đến khối lượng
không đổi thu được đến khối lượng không đổi được m(g) chất rắn. Tính m?
A. 11,2g

B. 16,0g

C. 24g

D. 12g

 Fe
H 2 ↑
 FeO


 Fe(OH ) 2 ↓ nungtrongkk
HCl
NaOH

→  FeCl2 
→
→ Fe2O3
Phân tích đề: Sơ đồ 
 Fe(OH )3 ↓
 Fe2O3
 FeCl
3

 Fe3O4

+ Ta coi H+ của axit vừa nhận electron để thành H2 và phản ứng với O2- của oxit
+ Toàn bộ Fe trong oxit cuối cùng chuyển về Fe2O3
+ Từ tổng số mol H+ và số mol H2 ta có thể tính được số mol O trong oxit từ đó tính

được lượng Fe có trong oxit.
Giải: Ta có nH + = nHCl = 0, 7mol , nH 2 = 0,15mol
Ta có phương trình phản ứng theo H+.
2 H + + 2e 
→ H 2 ↑ (1)
2 H + + O 2 −  
→ H 2O(2)

Từ (1) ta có nH + = 0,3mol (vì số mol H2=0,15mol) như vậy số mol H+ phản ứng theo
phản ứng (2) là 0,4 mol( tổng 0,7 mol). Vậy số mol O2- là: 0,2 mol.
mà theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe + mO =7,68
Nên mFe = 20 – 0,2x16 =16,8 (gam) → nFe = 0,3 mol
Ta lại có 2Fe 
→ Fe2O3
0,3

0,15

Vậy m = 0,15x160 = 24 gam.
Ví dụ 2: Cho một luồng khí CO đi qua ống đựng 0,01 mol FeO và 0,03 mol Fe2O3
(hỗn hợp A) đốt nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 4,784 gam chất rắn B
gồm 4 chất. Hoà tan chất rắn B bằng dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,6272 lít H 2
(ở đktc). Tính số mol oxit sắt từ trong hỗn hợp B. Biết rằng trong B số mol oxit sắt
từ bằng 1/3 tổng số mol sắt (II) oxit và sắt (III) oxit.
A. 0,006.

B. 0,008.

C. 0,01.

Hướng dẫn giải

13

D. 0,012.


 FeO : 0,01 mol
+ CO → 4,784 gam B (Fe, Fe2O3, FeO, Fe3O4)
 Fe2O3 : 0,03 mol

Hỗn hợp A 

tương ứng với số mol là: a, b, c, d (mol).
Hoà tan B bằng dung dịch HCl dư thu được n H = 0,028 mol.
2

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
⇒

a = 0,028 mol.

(1)
1
n FeO + n Fe2O3
3

(

)

1
3

→ d = ( b + c ) (2)

Theo đầu bài:

n Fe3O4 =

Tổng mB là:

(56.a + 160.b + 72.c + 232.d) = 4,78 gam.

(3)

Số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp A bằng số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp
B. Ta có:
nFe (A) = 0,01 + 0,03×2 = 0,07 mol
nFe (B) = a + 2b + c + 3d
⇒

a + 2b + c + 3d = 0,07

Từ (1, 2, 3, 4)

→

(4)

b = 0,006 mol
c = 0,012 mol
d = 0,006 mol. (Đáp án A)

Ví dụ 3: Hoà tan m (gam) hỗn hợp Fe và FexOy trong một lượng vừa đủ 100 ml
dd HCl 0,1M thu được 224 ml khí (đkc) và dung dịch A. Cho dd A tác dụng với
lượng dư dung dịch NaOH thu lấy kết tủa nung đến khối lượng không đổi trong
không khí thu được 3,2 g chất rắn. Giá trị của m là:
A. 2,88 g

B. 5,20 g

C. 5,76 g

D. 7,52 g

Hướng dẫn giải:
Ta có nH = 0,1(mol ); nH = 0, 01(mol )
+

2

Fe + 2HCl 
→ FeCl2 + H2
nFe =

1
n + = nH 2 = 0, 01( mol )
2 H

Sơ đồ:
 FeCl2
 Fe(0, 01mol )
 Fe(OH ) 2 t 0 , KK

+ NaOH
+
HCl
⇒

→ Fe2O3 (0, 02mol )

 FeCl 2 y → 
Fe(OH )3

 Fe x Oy

x

nFe ( Fex Oy ) = 0, 02.2 − 0, 01 = 0, 03

2H+ + O2- 
→ H2 O
0,08

0,04

Theo bảo toàn nguyên tố m = mFe + mO (oxit) = (0,01+0,03).56 + 0,04.16 = 2,88 g
Đáp án: A
14

5. Dạng chuyển đổi hỗn hợp tương đương:
Nhận xét: Trong số oxit sắt thì ta coi Fe 3O4 là hỗn hợp của FeO và Fe 2O3 có số mol
bằng nhau. Như vậy có thể có hai dạng chuyển đổi.
•

Nếu cho số mol FeO và Fe2O3 có số mol bằng nhau thì ta coi như
trong hỗn hợp chỉ là Fe3O4.

•

Nếu số mol của FeO và Fe2O3 không bằng nhau thì ta coi hỗn hợp là
FeO và Fe2O3.

Như vậy hỗn hợp từ 3 chất ta có thể chuyển thành hỗn hợp 2 chất hoặc 1 chất
tương đương.
Ví dụ 1: Hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 (trong đó số mol FeO bằng số
mol Fe2O3). Hòa tan 4,64 gam trong dung dịch H 2SO4 loãng dư được 200 ml
dung dịch X. Tính thể tích dung dịch KMnO 4 0,1M cần thiết để chuẩn độ
hết 100 ml dung dịch X?

A. 20ml

B. 25ml

C. 15ml

D. 10ml

Phân tích đề:
Theo để ra số mol FeO bằng số mol của Fe 2O3 nên ta coi như hỗn hợp
chỉ có Fe3O4. Sau khi phản ứng với H 2SO4 sẽ thu được 2 muối là FeSO 4 và
Fe2(SO4)3. Dung dịch KMnO4 tác dụng với FeSO4 trong H2SO4 dư. Như vậy
từ số số mol của Fe3O4 ta có thể tính được số mol của FeSO 4 từ đó tính số
mol KMnO4 theo phương trình phản ứng hoặc phương pháp bảo toàn
electron.
Giải: Vì số mol của FeO bằng số mol của Fe2O3 nên ta coi hỗn hợp
Ta có nFe O =

4, 64
= 0, 02mol
232

Ptpư:

Fe3O4 + 4H2SO4 
→ FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O

3 4

0,02

0,02

Trong 100 ml X sẽ có 0,01 mol FeSO4 nên:
10FeSO4 + 2KMnO4 +8H2SO4 
→ 5Fe2(SO4)3 + K2SO4+2MnSO4+8H2O
0,01

0,002

Như vậy ta có VKMnO =
4

0, 002
= 0, 02(lit ) hay 20 ml.
0,1

Ví dụ 2 (Đề thi ĐH – CĐ khối B năm 2008)

15


Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl dư.
phản ứng kết thúc thu được 7,62 g FeCl2 và m gam FeCl3. Tính m?
A. 8,75

B. 7,80

C. 6,50

D. 9,75

Sơ đồ bài toán:
Fe → Fe3+ + 3e
x

O

3x

+ 2e → O 2-

y

2y

Fe → Fe2+ + 2e
0,06

0,12

Ta có hệ phương trình:
3x - 2y = 0,12
56(x + 0,06) + 16y = 9,12
Giai hệ: x = 0,06 ; y = 0,03
Vậy m = 0,06 . 162,5 = 9,75 gam
Ví dụ 3: Cho m gam hỗn hợp oxit sắt gồm FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 tan vừa hết trong
dung dịch H2SO4 tạo thành dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 70,4 gam
muối, mặt khác cho Clo dư đi qua X rồi cô cạn thì thu được 77,5 gam muối. Tính
m?
A 30,0g

B. 30,4g

C. 35g

D. 35,5g

Phân tích đề:
Cho oxit tác dụng với H2SO4 ta sẽ thu được 2 muối FeSO 4 và Fe2(SO4)3. Do
đó ta có thể coi hỗn hợp ban đầu chỉ gồm hai oxit FeO và Fe 2O3. Ta thấy khối lượng
muối tăng lên đó là do phản ứng:
2Fe2+ +

Cl2 
→ 2Fe3+ +

2Cl-

Như vậy khối lượng tăng lên đó là khối lượng của Clo. Vậy từ khối lượng
của Clo ta có thể tính ra số mol của Fe2+ từ đó tính được số mol FeO, mặt khác ta có
tổng khối lượng muối FeSO4 và Fe2(SO4)3 mà biết được FeSO4 vậy từ đây ta tính
được Fe2(SO4)3 và như vậy biết được số mol của Fe2O3.
Giải:
Coi hỗn hợp gồm FeO và Fe2O3 ta có phương trình phản ứng:
FeO + H2SO4 
→ FeSO4 + H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 
→ Fe2(SO4)3 + 3H2O

16


Khối lượng tăng lên đó chính là khối lượng của Cl - có trong muối theo phương
trình:
2Fe2+ +

Cl2 

→ 2Fe3+ +

Vậy nCl =

77,5 − 70, 4
= 0, 2mol Như vậy số nFe2+ = nFeSO4 = nFeO = 0, 2mol
35,5

−

2Cl-

70, 4 − 0, 2 x152
= 0,1mol
Mà mFeSO + mFe ( SO ) = 70, 4 vậy nFe ( SO ) =
4

2

4 3

2

400

4 3

Nên nFe ( SO ) = nFe O = 0,1mol
2

4 3

2 3

Do đó m = mFeO + mFe O = 0, 2.72 + 0,1.160 = 30, 4( gam) Vậy m = 30,4 gam
2 3

Ví dụ 4: Nung 8,4 gam Fe trong không khí, sau một thời gian thu được m
gam hỗn hợp gồm Fe và các oxit sắt. Hoà tan m gam hỗn hợp X bằng dung
dịch HNO3 dư thu được 2,24 lít khí duy nhất ở đkc. Tính m?

A. 11,2g

B. 25,2g

C. 43,87g

D. 6,8 g

Qui hỗn hợp về FexOy
FexOy + (6x-2y)HNO3 → xFe(NO3)3 + (3x-2y)NO2 + (3x-y)H2O
0,1/(3x-2y)

0,1

Áp dụng bảo toàn nguyên tố sắt: nFe =

8, 4
0,1.x
x 6

=
⇒ =
56 3 x − 2 y
y 7

Vậy công thức qui đổi là Fe 6O7 nFe

=

6 O7

0,1
= 0, 025(mol )
3.6 − 2.7

MX = 0,025.448= 11,2 g (A đúng)
C. MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Để m g sắt ngoài không khí một thời gian được hỗn hợp rắn gồm Fe, FeO,
Fe2O3, và Fe3O4 có tổng khối lượng là 30g. Cho hh này tan trong HNO 3 dư được 5.6
lít NO duy nhất (đktc). Tính m?
Bài 2 Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3. Cho một luồng khí CO đi qua ống sử dụng
mg hh X đun nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64g chất rắn và 11.2 lít
khí B(đktc)có tỉ khối so với H2 là 20.4. Tính m ?
Bài 3 Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y (gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3) thí cần 0,05
mol H2. Mặt khác hoà tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y trong dung dịch H2SO4
đặc thì thu được khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) . Tính thể tích SO2 (đktc)?

17

Bài 4 Đốt cháy m gam sắt ngoài không khí sau một thời gian thu được 5,04 gam
hỗn hợp X gồm sắt và các oxit sắt. Hòa tan hỗn hợp X trong HNO 3 loãng dư thu
được 0,784 lít khí(đktc) gồm NO và NO2 có tỉ khối so với H2 là 19. Tính m?
Bài 5 Đốt cháy 16,8 gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được hỗn
hợp X gồm sắt và các oxit. Cho hòa tan hết X trong dung dịch H 2SO4 đặc nóng thu
được 5,6 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhât ở đktc)
1. Tính m
2. Nếu thay H2SO4 bằng HNO3 đặc nóng thì thể tích NO2 (đktc) sẽ là bao nhiêu?
Bài 6 Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 nung nóng. Sau một
thời gian thu được hỗn hợp X nặng 44,64 gam gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3. Hòa tan
X bằng HNO3 loãng dư thu được 3,136 lít khí NO (đktc). Tính m?
Bài 7 Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng 18,08 gam Fe 2O3 nung nóng. Sau
một thời gian thu được hỗn hợp X nặng 13,92 gam gồm Fe, FeO, Fe 3O4, Fe2O3. Hòa
tan X bằng HNO3 đặc nóng thu được V lít khí NO2 (đktc). Tính V?

18


III. KẾT LUẬN
Trong khi giảng dạy và ôn thi đại học tôi đã có rất nhiều trăn trở khi dạy phần
hỗn hợp sắt và hợp chất của sắt. Tôi nhận thấy kể cả đề thi học sinh giỏi và đề thi
đại học số lượng câu hỏi về sắt và hợp chất sắt luôn chiếm một tỉ lệ nhất định và đặc
biệt là những bài toán kinh điển. Trên thực tế tôi đã tiến hành thử nghiệm với đối
tượng học sinh đại trà và kết quả:
+ 50% học sinh nắm bài và vận dụng được vào các dạng bài cụ thể ( trên 5
điểm)
+ 30% vận dụng chưa thuần thục còn lúng túng
+ 20% học sinh chỉ nắm được dạng 1,2
Hoàn thành được bản báo cáo chuyên đề này tôi xin chân thành cảm ơn các

đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ tôi. Tuy nhiên, do tuồi đời, tuổi nghề còn ít nên
còn nhiều thiếu xót kính mong được các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp góp ý
cho đề tài của tôi được hoàn thiện hơn.
Tam Đảo, ngày 05 tháng 03 năm 2014
TÁC GIẢ

Đào Thị Liên

19


20