CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP SẮT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ
MÔN HỌC: DẠY HỌC BÀI TẬP HÓA HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên đề: Sắt

Hà Nội, năm 2018


MỤC LỤC
1. Lý do chọn chuyên đề .................................................................................. 2
2.Nội dung ....................................................................................................... 3
2.1. Tóm tắt lý thuyết chuyên đề ................................................................... 3
2.2. Phân loại các dạng bài tập điển hình.................................................... 8
2.2.1. Dạng sắt và các oxit phản ứng với chất oxi hóa mạnh .................... 8
2.2.2. Dạng sắt và hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường (H+) ........ 10
2.2.3. Dạng khử oxit sắt ............................................................................ 11
2.2.4. Dạng chuyển đổi hỗn hợp tương đương .........................................13
2.2.5. Dạng sắt tác dụng với dung dịch muối ...........................................14
2.3. Các phương pháp giải bài tập..............................................................15
2.3.1. Phương pháp bảo toàn khối lượng .................................................15
2.3.2. Phương pháp bảo toàn nguyên tố ...................................................16
2.3.3. Phương pháp bảo toàn electron .....................................................16
2.4. Xây dựng một só dạng bài tập mới ......................................................17
2.4.1. Dạng bài tập sử dụng thí nghiệm ...................................................17
2.4.2. Dạng bài tập tình huống .................................................................18
2.4.3. Dạng bài tập vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn ................19
2.5. Vận dụng trong dạy học chủ đề: “Nước nhiễm sắt cách xử lý” ....20
2.6. Kiểm tra, đánh giá chuyên đề ..............................................................25

2.6.1. Ma trận đề kiểm tra ........................................................................25
2.6.2. Đề kiểm tra 45 phút ........................................................................26
3. Kết luận ...................................................................................................... 32

1


1. Lý do chọn chuyên đề
Bài tập hỗn hợp gồm sắt và oxit sắt là một trong những dạng bài tập mà
học sinh hay gặp trong các kỳ thi mà đặc biệt là kỳ thi Trung học phổ thông
Quốc gia. Thông thường những bài tập về sắt và các oxit thường khá phức tạp
và xảy ra theo nhiều phương trình phản ứng khác nhau. Học sinh thường xuyên
cảm thấy lúng túng, khó hiểu, từ đó có những suy nghĩ ngần ngại và tránh né
khi gặp các bài toàn về sắt và hợp chất của sắt. Chuyên đề này được xây dựng
với mục đích khắc phục các vấn đề trên cho học sinh. Với các bài tập được chia
theo từng dạng cụ thể, áp dụng các phương pháp giải bài tập linh hoạt sẽ giúp
cho học sinh thấu hiểu và có một cái nhìn đơn giản hơn về các bài tập liên quan
đến sắt và các hợp chất của sắt.
Bên cạnh đó, thực tế sắt là kim loại được sử dụng nhiều nhất, chiếm
khoảng 95% tổng khối lượng kim loại sản xuất trên toàn thế giới. Sắt là một vật
liệu giá thành thấp và các đặc tính tốt về chịu lực, độ dẻo, độ cứng… làm cho nó
trở thành không thể thay thế được, đặc biệt trong các ứng dụng như sản xuất ô tô,
thân tàu thủy lớn, các bộ khung cho các công trình xây dựng. Ngoài ra nguyên tố
sắt cũng đóng một vai trò quan trọng đối với cơ thể con người. Có thể thấy rằng,
học sinh sẽ bắt gặp sắt ở khắp mọi nơi, từ chính cơ thể con người đến những vật
dụng trong cuộc sống. Chính vì vậy, việc nắm vững các kiến thức về sắt để vận
dụng vào thực tiễn là vô cùng cần thiết cho học sinh như phân biệt các hợp kim
của sắt, cách điều chế và ứng dụng của chúng; cách phát hiện và xử lý nguồn
nước bị nhiễm sắt; lên thực đơn ăn uống bổ sung sắt cho phù hợp…

Cùng với đó, chuyên đề về sắt sẽ giúp học sinh phát triển các năng lực
đặc thù của môn hóa học như sử dụng ngôn ngữ hóa học, tính toán hóa học,
vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn… Ngoài ra, học sinh còn hình thành
một số năng lực như hợp tác nhóm và giải quyết vấn đề.

2


2. Nội dung
2.1.

Tóm tắt lý thuyết chuyên đề

A. SẮT
I. Vị trí trong bảng tuần hoàn
- Cấu hình e nguyên tử: 26Fe: 1s22s22p63s23p63d64s2.
- Vị trí: Sắt thuộc ô 26, chu kì 4, nhóm VIIIB.
II. Tính chất vật lí
- Màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, dễ dát mỏng, kéo sợi; dẫn nhiệt và dẫn điện
kém đồng và nhôm.
- Sắt có tính nhiễm từ nhưng ở nhiệt độ cao (8000C) sắt mất từ tính. T0nc =
15400C.
III. Trạng thái tự nhiên
Là kim loại phổ biến sau nhôm, tồn tại chủ yếu ở các dạng:
- Hợp chất: oxit, sunfua, silicat...
- Quặng: hematit đỏ (Fe2O3 khan), hematit nâu (Fe2O3.nH2O), manhetit
(Fe3O4), xiđerit (FeCO3) và pirit (FeS2).
IV. Tính chất hóa học
Sắt là chất khử trung bình. Trong các phản ứng, sắt có thể nhường 2 hoặc 3e:
Fe → Fe3+ + 3e

Fe → Fe2+ + 2e
1. Tác dụng với các phi kim
Sắt tác dụng với hầu hết các phi kim khi đun nóng:
- Tác dụng với halogen tạo muối sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II):
t°

2Fe + 3X2 → 2FeX3

- Tác dụng với O2: Thực tế khi giải các bài tập thường gặp trường hợp tạo ra
hỗn hợp gồm sắt và các oxit sắt
t°

3Fe + 2O2 → Fe3O4

3


- Tác dụng với S:
t°

Fe + S → FeS

2. Tác dụng với nước
Sắt không tác dụng với nước ở nhiệt độ thường, ở nhiệt độ cao, sắt phản ứng
mạnh với hơi nước:
< 570°C

Fe3O4 + 4H2

3Fe + 4H2O →

> 570°C

FeO + H2

Fe + H2O →

3. Tác dụng với dung dịch axit
a.

Tác dụng với H+ (HCl, H2SO4 loãng...) tạo muối sắt (II) +
H2 Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

b. Tác dụng với các axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3, H2SO4 đậm đặc)
- Sắt thụ động với H2SO4 đặc nguội và HNO3 đặc nguội → có thể dùng
thùng sắt chuyên chở axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội.
- Với dung dịch HNO3 loãng → muối sắt (III) + NO + H2O:
- Với dung dịch HNO3 đậm đặc → muối sắt (III) + NO2 + H2O:
Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O
-

Với dung dịch H2SO4 đậm đặc và nóng → muối sắt (III) + H2O + SO2:
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

Chú ý: Sản phẩm sinh ra trong phản ứng của sắt với HNO 3 hoặc H2SO4 đậm
đặc là muối sắt (III) nhưng nếu sau phản ứng có sắt dư hoặc có đồng thì tiếp
tục xảy ra phản ứng:
2Fe3+ + Fe → 3Fe3+
Hoặc
4. Tác dụng với dung dịch muối

2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+

- Sắt đẩy những kim loại yếu hơn ra khỏi muối → muối sắt (II) + kim loại:
4


Fe + CuCl2 → Cu + FeCl2
2FeCl3 + Fe → 3FeCl2
+

3+

Chú ý: Với muối Ag , Fe có thể tham gia phản ứng để tạo thành muối Fe :

Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
Fe(NO3)2 + AgNO3 dư → Fe(NO3)3 + Ag
B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA SẮT
I. Các oxit sắt (FeO, Fe3O4, Fe2O3)
1. FeO
- Là chất rắn, đen, không tan trong nước.
- Tính chất hoá học:
Là oxit bazơ: FeO + 2HCl → FeCl2 + H2
Là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh: H2, CO, Al
FeO + H2 → Fe + H2O

t°

Là chất khử khi tác dụng với các chất có tính oxi hóa mạnh:
3FeO + 10HNO3 loãng → 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O
- Điều chế FeO:

nung không có kk

FeO + CO2

FeCO3 →
nung không có kk

FeO + H2O

Fe(OH)2 →

2. Fe3O4 (FeO.Fe2O3)
- Là chất rắn, đen, không tan trong nước và có từ tính
- Tính chất hoá học:
Là oxit bazơ: Fe3O4 + 4H2SO4 loãng → Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O
Là chất khử: 3Fe3O4 + 28HNO3 → 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
Là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh: H2, CO, Al
Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O

t°

- Điều chế: thành phần quặng manhetit
5


t°
3Fe + 2O2 → Fe3O4
< 570°C

Fe3O4 + 4H2

3Fe + 4H2O →

3. Fe2O3
- Là chất rắn, nâu đỏ, không tan trong nước
- Tính chất hoá học:
Là oxit bazơ: Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O
Là chất oxi hóa khi tác dụng với các chất khử mạnh: H2, CO, Al
t°
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
t°

Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe

- Điều chế: thành phần của quặng hematit
2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O (t0)
II. Các hiđroxit của sắt (Fe(OH)2 và Fe(OH)3)
1. Fe(OH)2
- Là chất kết tủa màu trắng xanh
- Là bazơ không tan:
nung không có kk

FeO + H2O

Bị nhiệt phân: Fe(OH) 2 →
nung trong kk

2Fe2O3 + 4H2O
Tan trong axit không có tính oxi hóa → muối sắt (II) và nước:
4Fe(OH)2 + O2 →

Fe(OH)2 + 2HCl → FeCl2 + 2H2O
Có tính khử (do Fe có mức oxi hóa +2):
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
không có kk

- Điều chế: Fe2+
2. Fe(OH)3

+ 2OH- →

Fe(OH)2

- Là chất kết tủa màu nâu đỏ
- Tính chất hoá học: là bazơ không tan:
6


Bị nhiệt phân: 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
Tan trong axit tạo muối sắt (III): Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O
-

Điều chế: Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3

III. Muối sắt
1. Muối sắt (II)
Không bền, có tính khử, khi tác dụng với chất oxi hóa tạo thành muối sắt (III)
2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
Chú ý: Các muối sắt (II) không tan như FeCO3, FeS, FeS2 bị đốt nóng trong
không khí tạo Fe2O3.

4FeCO3 + O2 → 2Fe2O3 + 4CO2
2. Muối sắt (III)
- Có tính oxi hóa khi tác dụng với chất khử
- Các dung dịch muối sắt (III) có môi trường axit:
- Khi cho muối sắt (III) tác dụng với các kim loại cần lưu ý quy tắc

- Các muối sắt (III) bị thủy phân hoàn toàn trong môi trường kiềm:
2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O → 2Fe(OH)3 + 6NaCl + 3CO2

7


C. HỢP KIM CỦA SẮT
I. Gang
- Là hợp kim sắt - cacbon trong đó hàm lượng C từ 2 - 5%
- Luyện gang: Các phản ứng xảy ra trong lò cao khi luyện
gang: Phản ứng tạo chất khử:
C+O2→CO2
CO2+C→2CO
Phản ứng khử Fe2O3:
CO + 2Fe2O3 → Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
Phản ứng tạo xỉ:
CaCO3 → CaO + CO2
CaO + SiO2 → CaSiO3
II. Thép
-

Là hợp kim của Fe và C trong đó hàm lượng C ít hơn 2%C (theo khối lượng)

- Nguyên tắc: khử các tạp chất Mn, Si, Ca, S, P có trong gang
- Các phản ứng xảy ra trong quá trình luyện thép:
C+O2→CO2
S+O2→SO2
Si + O2 → SiO2
CaO + SiO2 → CaSiO3 (xỉ)
2.2.

Phân loại các dạng bài tập điển hình

2.2.1. Dạng sắt và các oxit phản ứng với chất oxi hóa mạnh
Đề bài 1: Cho 6,72 gam Fe vào dung dịch chứa 0,6 (mol) HNO 3 đặc, nóng (giả
thiết NO2 là sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng các muối thu được khi
phản ứng hòa toàn.
8


Bài giải:
= 0,12 (

);

3

= 0,6 (

)

Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

0,14

0,6

0,1

0,3 (mol)

Dư 0,04 (mol) Fe
Fe + 2Fe(NO3)3 → 3Fe(NO3)2
0,04

0,08

0,12 (mol)

Dư 0,08 (mol) Fe(NO3)3
Vậy mFe(NO3)3 = 0,08 . 242 = 19,36 (gam)
mFe(NO3)2 = 0,12 . 180 = 21,6 (gam)

Đề bài 2: 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? Đáp án: m = 38,72 (gam)
Đề bài 3: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được
m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hỗn hợp này phản ứng hết
với dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư), thu được 4,2 lít khí SO 2 (sản phẩm khử
duy nhất, ở đktc). Tính m?
Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng
O2

Fe →

(kk)

FeO, Fe O
{

H2SO4 dư
3 4

Fe2O3và Fe dư

{

SO

→

↑
2

Fe2

(SO 4)3

Fe phản ứng với O cho 3 sản phẩm oxit và lượng Fe dư, sau đó hỗn hợp oxit
này phản ứng với H2SO4 đặc nóng đưa lên Fe+3. Trong quá trình O nhận e để
đưa về O 2 có trong oxit và H2SO4 (+6) nhận e để đưa về SO2 (+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
9


Bài giải:

Chất oxi hóa
O + 2e → O 2
2x

x

+6

SO4 + 2e →

Ta có: nSO2= 0,1875 (mol), nFe = 0,225 (mol)

+4

SO2

0,375 0,1875

Gọi số mol oxi trong oxit là x ta có:
Chất khử
Fe → Fe+3 + 3e
0,225

0,675

Tổng electron nhường: 0,675 (mol)

Tổng electron nhận: 2x + 0,375 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 0,675 = 2x + 0,375
x = 0,15 (mol)
nên m = 12,6 + 0,15.16 = 15 (gam).

Mặt khác ta có: m = mFe + mO2

2.2.2. Dạng sắt và hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường (H+)
Đề bài 1: Cho sắt kim loại tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng, sau đó
cho bay hơi hết nước của dung dịch thu được thì còn lại 55,6 (gam) tinh thể
FeSO4.7H2O. Thể tích hiđro thoát ra (đktc) là bao nhiêu lít?
Bài giải:
.

=

,

= , (

)

Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
0,2
Vậy

2

0,2 (mol)

= 0,2 . 22,4 = 4,48 ( í )

Đề bài 2: Cho 7,68 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng vừa hết với


260 ml HCl 1M thu được dung dịch X. 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 (gam) chất rắn. Tính m?
10


Phân tích đề: Sơ đồ
(

2

)2

↓

{
{ 23

→

{

3

2 3

→

→

(

)3

↓

34

+

2

Ta coi H của axit chỉ phản ứng với O của oxit và toàn bộ Fe trong oxit chuyển
+

về Fe2O3. Từ số mol H ta có thể tính được số mol O trong oxit từ đó có thể tính
được lượng Fe có trong oxit. Nung các kết tủa ngoài không khí đều thu được

Fe2O3
Bài giải:
Theo phương trình: 2H+ + [O2 ] → H2O trong O2 là oxi trong hỗn hợp oxit
0,26 0,13 (mol)

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:
+
= 7,86 (gam)
Nên

= 7.68 – 0,13 . 16 = 5,6 (gam)

= 0,1 (mol)

Ta lại có: 2Fe → Fe2O3
0,1

0,05 (mol)

Vậy m = 0,05 . 160 = 8 (gam)
Đề bài 3: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 3O4, 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 (gam)
chất rắn. Tính m. Đáp án: m = 24 (gam)
2.2.3. Dạng khử oxit sắt
Đề bài 1: Dùng khí CO để khử oxit sắt từ, khí H2 để khử sắt (III) oxit, khối
lượng sắt thu được là 22,4 (gam). Khí sinh ra từ các phản ứng trén được dẫn
vào bình đựng nước vôi trong sư thấy xuất hiện 20 (gam) kết tủa.
a. Tính thể tích các khí CO và H2 đã tham gia phản ứng?
b. Tính khối lượng mỗi oxit đã tham gia phản ứng
11


Bài giải:

= 0,4 (

);

3

= 0,2 (gam)

4CO + Fe3O4 → 3Fe + 4CO2
0,2

0,150,2 (mol)

3H2 + Fe2O3 → 2Fe + 3H2O
0,375

0,25 (mol)

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
0,2
Vậy
2 3

= 20,0 (

0,2 (mol)
)

3 4

= 11,6(

)

Đề bài 2: Cho 4,48 lít CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam
một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thu được sau phản ứng có
tỉ khối so với hiđro bằng 20. Tìm công thức của oxit sắt và tính phần trăm thể
tích của khí CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng. Đáp án: Fe2O3, 75%
Đề bài 3: 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?
Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng
CO,

t°

FeO, Fe O

→

2

{

HNO3 dư
3 4

{

NO

→

↑
2

3

Fe2O3, Fe

Fe(NO 3)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 HNO3
đề tính tổng số mol Fe.
Bài giải: Theo đề ra ta có:
2

= 0,195 (

)

Gọi số mol Fe, O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1)
12


Quá trình nhường và nhận e:
Chất khử

Chất oxi hóa

Fe → Fe+3 + 3e
x
3x

O + 2e → O 2
y 2y
y
+5

N + 1e → +4NO2
0,195
0,195

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,195

(2)

56 + 16 = 10,44
Từ (1) và (2) ta có hệ: { 3 − 2 = 0,195

Giải hệ trên ta có x = 0,15 (mol) và y = 0,1275 (mol)
Như vậy
= 0,15 (mol) nên

2 3

= 0,075 (

)

m = 12 (gam)

2.2.4. Dạng chuyển đổi hỗn hợp tương đương
Đề bài 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 H2SO4 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? Đáp án: 20 ml
Đề bài 2: 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?
Phân tích đề: Cho oxit tác dụng với H2SO4 ta sẽ thu được 2 muối FeSO4 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 Fe

2+

từ đó tính được số mol FeO, mặt khác ta có
13


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.

Bài giải:
Coi hỗn hợp gồm FeO và Fe2O3 ta có phương trình phản ứng:
FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O
Khối lượng tăng lên đó chính là khối lượng của Cl có trong muối theo phương
trình: 2Fe2+ + Cl2 → 2Fe3+ + 2Cl
77,5 − 70,4

−

= 0,2 (

=

)

35,5

Như vậy:
Mà

4

(

2+ =

+

)

4

2(

4)3

=

= 70,4 (

= 0,2 (

)

70,4 − 0,2 . 152

=

)

= 0,1 (

)70,4 (

)

400

2

43

Nên

(

)

= 0,1 (

=

)

3
2

4

2

3

Do đó =+

= 0,2 . 70 + 0,1 160 = 30,4 (
2

)

3

Vậy m = 30,4 (gam)
2.2.5. Dạng sắt tác dụng với dung dịch muối
Đề bài 1: Cho 5,6 (gam) bột Fe tác dụng với 500 ml dung dịch AgNO3 0,5M.
Tính khối lượng muối và khối lượng kim loại thu được?
Bài giải:
Fe + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2Ag
0,1

0,25

0,2 (mol)

AgNO3 dư: 0,05 mol, Fe(NO3)2 tạo thành: 0,1
mol Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag
0,1

0,05

0,05 (mol)
14


Fe(NO3)2 dư: 0,05 mol, Fe(NO3)3 tạo thành 0,05 mol
Tổng số mol Ag ở hai phản ứng: 0,25 (mol)
mAg = 0,25.108 = 27 (gam)
Khối lượng muối: 0,05.180 + 0,05.242 = 21,1 (gam)
Đề bài 2: 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).
Tính m và V? Đáp án: m = 17,8 (gam) và V = 2,24 (lít)
Đề bài 3: Cho hỗn hợp bột gồm 2,7 (gam) Al và 5,6 (gam) Fe vào 550 ml dung
dịch AgNO3 1M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m (gam)
chất rắn. Giá trị của m là (biết thứ tự trong dãy thế điện hoá: Fe 3+/Fe

2+

đứng

trước Ag+/Ag) Đáp án: m = 64,8 (gam)
2.3.

Các phương pháp giải bài tập

2.3.1. Phương pháp bảo toàn khối lượng
Nội dung: “Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các sản phẩm
bằng tổng khối lượng của các chất phản ứng”
Giả sử có phản ứng: A + B → C + D có công thức khối lượng như sau:
mA + mB = mC + mD
VD: BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaCl. Có CT khối lượng là:
mbari clorua + mnatri sunphat = mbari sunphat + mnatri clorua
Hệ quả 1: mT là khối lượng các chất trước phản ứng, mS là khối lượng các chất
sau phản ứng. Dù phản ứng xảy ra với hiệu suất bất kỳ 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: mchất = mcation + manion.
Các bước giải:
- Viết PTHH hoặc sơ đồ biến đổi chất trước và sau phản ứng.
15

- Từ giả thiết bài toán tìm tổng khối lượng trước phản ứng = tổng khối
lượng sau phản ứng (không cần biết phản ứng có hoàn toàn hay không).
- Áp dụng ĐL BTKL để lập phương trình, hệ phương trình.
- Giải phương trình, hệ phương trình.
Chú ý: Phải xác định đúng lượng chất tham gia phản ứng và tạo thành (chất
kết tủa, bay hơi, khối lượng dung dịch)
2.3.2. Phương pháp bảo toàn nguyên tố
Nội dung: “Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn
được bảo toàn”. Điều này có nghĩ là tổng khối lượng một nguyên tố trước phản
ứng bằng tổng khối lượng của nguyên tố đó sau phản ứng hay tổng số mol của
một nguyên tố được bảo toàn trong phản ứng.
Cách giải:
- Viết sơ đồ tóm tắt.
- Xác định được đúng các nguyên tố ở trước và sau phản ứng.
- Rút ra các mối quan hệ về số mol của các nguyên tố cần xác định theo
yêu cầu của đề bài dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố.
Chú ý:
- Hạn chế viết phương trình phản ứng mà thay vào đó là viết sơ đồ (chú ý
đến hệ số) biểu diễn các biến đổi cơ bản của các nguyên tố.
- Đề bài thường cho số mol của nguyên tố quan tâm, từ đó xác định được
số mol hay khối lượng của các chất.
2.3.3. Phương pháp bảo toàn electron
Nội dung: “Trong phản ứng oxi hóa khử, số mol electron mà chất khử cho đi
bằng số mol electron mà chất oxi hóa nhận về.”
Cách giải:
- Xác định chất khử (nhường e) và chất oxi hóa (nhận e) nhờ số oxi hóa.
- Viết và cân bằng sơ đồ nhường, nhận e (có gắn số mol tương ứng).
16

- Từ định luật bảo toàn e, viết phương trình giữa các đại lượng, giải
phương trình và kết hợp với các phương pháp khác để trả lời bài toán.
Chú 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.
2.4.

Xây dựng một só dạng bài tập mới

2.4.1. Dạng bài tập sử dụng thí nghiệm
Đề bài 1: Cho hình vẽ mô tả thí nghiệm sau:
a. Hãy xác định chất rắn X và khí Y. Viết phương trình hóa học.
b. Khí Y được thu bằng phương pháp gì? Tại sao có thể sử dụng phương pháp
đó? Có thể sử dụng phương pháp khác để thay thế hay không?

Đề bài 2: Làm thí nghiệm như hình vẽ. Hiện tượng xảy ra khi cho Fe tác dụng
với dung dịch HNO3 loãng là gì? Hãy viết phương trình hóa học.

17


Đáp án:
Đinh sắt tan dần, xuất hiện khí không màu
thoát ra, hóa nâu trong không khí



Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O

2.4.2. Dạng bài tập tình huống
Đề bài 1: Trong khi làm thí nghiệm, do không cẩn thận bạn Huy đã làm lẫn 3
chất ở dạng bột Fe2O3, Al2O3, SiO2 vào nhau. Tuy nhiên, trong bài thí nghiệm
lần này, Huy chỉ cần sử dụng hóa chất Fe 2O3. Em hãy tìm cách giúp Huy tách
nguyên lượng Fe2O3 ra khỏi hỗn hợp chỉ với một loại hóa chất trong phòng thí
nghiệm. Viết các phương trình phản ứng và giải thích.
Bài giải: Cho hỗn hợp tác dụng với dung dịch NaOH đặc, nóng. Fe 2O3 không
tan, lọc, tách Huy sẽ thu được Fe2O3. Al2O3 và SiO2 tan do phản ứng:
t°

SiO2 + 2NaOH đặc → Na2SiO3 + H2O

Al2O3 + 2NaOH đặc → 2NaAlO2 + H2O
t°

Đề bài 2: Khi đang giặt quần áo, Huy vô tình phát hiện ra nước có mùi tanh,
quần áo bị ố vàng. Huy nghi ngờ rằng nước đã bị nhiễm sắt. Em giúp Huy tìm
ra cách kiểm chứng và giải thích.
Đáp án: Cách thứ nhất là thử sắt bằng nhựa chuối: Lấy ít mủ (nhựa) chuối nhỏ
vào nước, nếu nước ngả sang màu đậm thì chắc chắn nước có nhiễm sắt. Nước
càng ngả sang màu đỏ đậm thì mức độ nước nhiễm sắt càng cao.
18


Cách thứ hai là thử bằng nước chè: Lấy nước chè hòa với nước, nếu
nước chuyển màu từ bình thường sang tím thẫm thì có thể khẳng định rằng
nguồn nước đang nhiễm sắt ở mức độ rất cao.

Giải thích: Do trong nhựa chuối và nước chè có xảy ra phản ứng màu với sắt.
2.4.3. Dạng bài tập vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn
Đề bài 1: Được biết sắt là nguyên tố quan trọng đối với cơ thể con người, là
nguồn nguyên liệu để tổng hợp nên hemoglobin, làm cho hồng cầu có màu đỏ,
giúp vận chuyển oxy trong máu đến với các mô trong cơ thể. Nếu thiếu sắt, sự
vận chuyển oxy đến các mô cơ sẽ giảm sút, làm cho cơ thể mệt mỏi kém tập
trung trí nhớ kém, hay quên, hoa mắt, hay ngủ gật. Để bổ sung sắt, người ta
thưởng sử dụng các thực phẩm chức năng, viên uống. Vậy tại sao không sử
dụng trực tiếp kim loại sắt hoặc các oxit của sắt?
Bài giải:
Sắt chỉ được hấp thụ vào
cơ thể người dưới hai
dạng: Sắt heme (Fe2+) và
sắt non-heme (Fe3+).
Sắt heme tồn tại ở dạng
hợp chất C34H32N4O4Fe.
Sắt non-heme cùng với
các

anion,

peroxides

nước

và

(ROOR)

tạo

thành các phức hợp lớn.
Đề bài 2: Để vá nhanh đường ray tàu hỏa người ta thường sử dụng hỗn hợp gì?
Em hãy viết phương trình hóa học và giải thích.
Bài giải: Để vá nhanh đường ray tàu hỏa, người ta dùng hỗn hợp Tec-mit, gồm
bột nhôm kim loại (Al) và bột sắt oxit (Fe2O3). Hỗn hợp này có đặc điểm: phản
19


ứng toả nhiệt với hiệu ứng nhiệt của rất lớn, nâng nhiệt độ của hệ đến nhiệt độ
nóng chảy của sắt kim loại đến 3.500oC.
2Al + Fe2O3 → Al2O3 + 2Fe + 795 kcal
Phần nhôm oxit nổi thành xỉ trên bề mặt sắt lỏng. Lợi dụng phản ứng này để
thực hiện quá trình hàn kim loại, nhất là đầu nối của các thanh ray trên đường
xe lửa, xe điện bánh sắt…
2.5.

Vận dụng trong dạy học chủ đề: “Nước nhiễm sắt

cách xử lý”

I. MỤC TIÊU DẠY HỌC
1. Kiến thức
- Nhận biết được đặc điểm của nước bị nhiễm sắt và tác hại của nước đối với
sức khỏe con người và đời sống sinh hoạt.
- Tổng hợp được các kiến thức về sắt và hợp chất của sắt, từ đó xây dựng
được nguyên tắc xử lý nước bị nhiễm sắt.
2. Kỹ năng
- Thiết kế được thí nghiệm kiểm chứng nước bị nhiễm sắt.
- Viết được công thức hóa học các dạng tồn tại của sắt trong nước ngầm, cân

bằng được các phương trình hóa học, tính toán và giải được một số bài tập
liên quan đến cách xử lý sắt trong nước.
3. Thái độ
- Có thái độ học tập tích cực, chủ động, hứng thú với môn Hóa học
- Cẩn trọng khi sử dụng nguồn nước sinh hoạt, tuyên truyền cho mọi người
về cách phát hiện nước bị nhiễm sắt, tác hại và cách xử lý.
4. Năng lực
- Phát triển năng lực đặc thù môn hóa học: Sử dụng ngôn ngữ hóa học, tính
toán hóa học, vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn…
- Hình thành một số năng lực: hợp tác nhóm, giải quyết vấn đề…
20


II. CHUẨN BỊ
- Hệ thống câu hỏi, bài tập, bài giảng điện tử
- Mẫu nước bị nhiễm sắt, nhựa chuối, nước chè, vôi.
III. PHƯƠNG PHÁP
- PPDH đàm thoại, PPDH sử dụng bài tập Hóa học, PPDH thí nghiệm
IV. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Nội dung dạy học

Hoạt động của

Hoạt động

GV

của HS

Hoạt động 1: Khởi động (15 phút)

Cả lớp cùng tham gia trò chơi trả lời câu Chia cả lớp thành 4

Tham gia trò

hỏi để ôn tập lại kiến thức trong chuyên đề đội (theo 4 tổ).

chơi theo

Sắt. Có 11 câu hỏi, giáo viên lần lượt mở Quản lý lớp, đảm bảo đúng luật.
từ câu hỏi đầu tiên đến hết, các thành viên tất cả các thành viên
trong một đội cùng nhau suy nghĩ.

trong đội đều tham gia

Đội nào có đáp án thì giơ tay giành quyền vào trò chơi.
trả lời. Trả lời sai, quyền trả lời thuộc về 3
đội còn lại (Tối đa 3 đội trả lời 1 câu hỏi)
Mỗi câu trả lời đúng được cộng 10 điểm,
trả lời sai bị trừ 5 điểm. Đội thắng cuộc là
đội đạt nhiều điểm nhất và được phần quà.
Bộ câu hỏi:
1. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố
hóa học, vị trí của nguyên tố sắt là?
2. Sắt phản ứng với dung dịch nào sẽ tạo
được hợp chất sắt có hóa trị (III)?

21


3. Trong số các chất: FeCl2, Fe(OH)2,

Fe(NO3)3, Fe(NO3)2, FeSO4, Fe2(SO4)3.
Số chất có cả tính oxi hóa và tính khử?
4. Hãy viết 2 phản ứng tạo ra muối sắt (II)
5. Cho từng chất: Fe, FeO, Fe(OH) 2,

Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3, Fe(NO3)3,
Fe(NO3)2, FeSO4, Fe2(SO4)3, FeCO3
lần lượt phản ứng với HNO3 đặc nóng.
Số phản ứng thuộc loại phản ứng oxi
hóa – khử là bao nhiêu?
6. Cho luồng khí H2 dư qua hỗn hợp các

oxit CuO, Fe2O3, ZnO, MgO nung
nóng ở nhiệt độ cao. Kể tên các chất
rắn còn lại sau phản ứng.
7. Kim loại nào được chể tạo thành đồ

dùng chứa H2SO4 đặc nguội?
8. Nhúng thanh sắt vào dung dịch CuSO4.

Hiện tượng quan sát được là gì?
9. Để vá nhanh đường ray tàu hỏa người

ta thường sử dụng hỗn hợp gì, có thành
phần như thế nào?
10. Tại sao khi thiếu sắt trong cơ thể, người
ta không sử dụng trực tiếp kim loại sắt
hoặc các oxit sắt mà phải dùng thuốc?

11. Trong nước ngầm, sắt tồn tại dưới dạng

hợp chất gì?

22


Hoạt động 2: Cách nhận biết nước bị nhiễm sắt (10 phút)
Bốn đội nhận bốn mẫu nước bị nhiễm sắt, Phát cho mỗi nhóm

HS tiếp tục

có đặc biểm: vị chua chua, mùi tanh, màu một mẫu nước và hai

hoạt động

hơi vàng.

theo nhóm,

loại thuốc thử là

Thí nghiệm 1: Sử dụng nhựa chuối và nhựa chuối và nước

thực hiện thí

nước chè để nhận biết nước bị nhiễm sắt, chè. Đặt câu hỏi:

nghiệm theo

do xảy ra phản ứng màu với ion sắt (II).

sự chỉ dẫn

- Trước khi làm thí

- Nhựa chuối: Lấy ít nhựa chuối nhỏ vào

nghiệm, quan sát

của GV.

nước, nếu nước ngả sang màu đậm thì

nước có đặc điểm

HS trả lời

chắc chắn nước có nhiễm sắt. Nước

gì? (Màu sắc, mùi, câu hỏi

càng ngả sang màu đỏ đậm thì mức độ

vị…)

nước nhiễm sắt càng cao.

- Sau khi cho nhựa
chuối hoặc nước

- Nước chè: Lấy nước chè hòa với nước,

nếu nước chuyển màu từ bình thường

chè, quan sát thấy

sang tím thẫm thì có thể khẳng định

hiện tượng gì?

rằng nguồn nước đang nhiễm sắt ở mức
độ rất cao.
Hoạt động 3: Biện pháp xử lý nước bị nhiễm sắt (15 phút)
Nguyên tắc là tạo kết tủa sắt (III) lắng Nêu các cách xử lý sử HS làm bài
xuống đáy bể. Có nhiều cách xử lý như: dụng hóa chất.
xử dụng dàn lọc, khử sắt bằng các chất Đặt câu hỏi:
oxy hóa mạnh, khử sắt bằng vôi, điện - Nguyên tắc xử lý
phân, dùng vi sinh vật…

nước bị nhiễm
sắt là gì?

Thí nghiệm 2: Khử sắt bằng vôi
4Fe

2+

-

+ O2 + 2H2O + 8OH → 4Fe(OH)3↓

23

Sau khi bỏ vôi vào
nước thấy hiện

tập.