Một số bài toán về sắt và các oxit sắt

 B 	với HNO3 :
Fe 	 + 4HNO3 ® Fe(NO3)3 + 2H2O + NO ­ (3)
3FeO + 10HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO ­ (4)
3Fe3O4 + 28HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + 14H2O + NO ­ (5)
Đặt : = ( của hỗn hợp A )
	 ; 
Áp dụng ĐLBTKL cho (3),(4),(5) ta có: 
Suy ra ta có : 19,2 + 63(3a + 0,1) = 242a + 
Giải ra được : a = 0,27 Þ = 0,91 mol.
Khối lượng của hỗn hợp đầu : m1 = 0,27
Theo pư (1) và (2) ta có : 
CO2 + Ba(OH)2 ® BaCO3 ¯ + H2O 
0,105 	 0,105 	(mol)
= m2 = 0,105 ´ 197 = 20,685 gam.
* Cách 2 :
Vì rắn C gồm Fe, FeO, Fe3O4 tác dụng với HNO3 cho sản phẩm như nhau, nên đặt CTPT trung bình của rắn C: FexOy.
Gọi a là số mol mỗi oxit trong A Þ qui đổi A chỉ gồm Fe3O4 : 2a (mol)
	xFe3O4 + (4x – 3y)CO 3FexOy + (4x – 3y)CO2	(1)
	2a 	 	 	 (mol)
	FexOy + (12x–2y) HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + (3x–2y)NO ­ + (6x-y)H2O	(2)
	(12x–2y)	(3x–2y)	(mol)
Ta có hệ phương trình : Û 	 
Giải hệ (I) và (II) Þ a = 0,045 ; = 0,0425 
m1 = 0,045´ 2´ 232 = 20,88 gam.
Áp dụng định luật BTKL cho pư (1) ta có : 
20,88 + 28b = 19,2 + 44b giải ra b = 0,105 mol ( b là số mol CO2).
4) Đốt x (mol) Fe bởi O2 thu được 5,04 gam hỗn hợp A gồm các oxit của sắt. Hòa tan A trong HNO3 nóng dư thì thu được một dung dịch X và 0,035 mol khí Y ( gồm NO và NO2), biết = 19. 
Tính x.
Hướng dẫn:
Xem các oxit sắt chỉ gồm Fe2O3 và FeO ( vì Fe3O4 coi như FeO và Fe2O3)
	4Fe + 3O2 2Fe2O3 (1)
	2Fe + 3O2 2FeO (2)
Phản ứng của rắn A với HNO3 :
	Fe2O3 + 6HNO3 ® 2Fe(NO3)3 + 3H2O	 (3)
	3FeO + 10HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + 5H2O + NO ­ (4)
	FeO + 4HNO3 ® Fe(NO3)3 + 2H2O + NO2 ­ (5)
Theo (3),(4),(5) ta có : 
	 ; 
	Áp dụng định luật BTKL ta có :
	Û 5,04 + 63(3x + 0,035) = 242x + (0,035´ 2´ 19) + 18 
	 Giải ra x = 0,07 mol
5) Muối A là muối cacbonat của kim loại R hóa trị n ( R chiếm 48,28% theo khối lượng ). Nếu đem 58 gam A cho vào bình kín chứa sẵn lượng O2 vừa đủ rồi nung nóng. Phản ứng xong thu được 39,2 gam rắn B gồm Fe2O3 và Fe3O4.
a) Xác định CTPT của A.
b) Nếu hòa tan B vào HNO3 đặc nóng, thu được khí NO2 duy nhất. Trộn lượng NO2 này với 0,0175 mol khí O2 rồi sục vào lượng nước rất dư thì thu được 2 lít dung dịch X. Xác định nồng độ mol của các chất trong dung dịch X.
Hướng dẫn:
a) Ta có Þ R = 28x chỉ có x = 2 , R = 56 là thỏa mãn ( Fe)
CTPT của chất A là : FeCO3
b) gọi x, y lần lượt là số mol Fe2O3 và Fe3O4 trong rắn B.
	2FeCO3 + ½ O2 Fe2O3 + 2CO2
	2x 	 x 	(mol)
	3FeCO3 + ½ O2 Fe3O4 + 3CO2
	3y	 y 	(mol)
Ta có: giải ra được : x = y = 0,1 mol.
Phản ứng của B với HNO3 :
	Fe2O3 + 6HNO3 ® 2Fe(NO3)3 + 3H2O 
	Fe3O4 + 10HNO3 ® 3Fe(NO3)3 + 3H2O + NO2 ­ 
	 0,1 mol ® 	0,1 	mol
	2NO2 + ½ O2 + H2O ® 2HNO3
Bđ:	 0,1	0,0175 	 	(mol)
Pư:	 0,07	0,0175	0,07 	(mol)
Spư:	 0,03	 0 	 0,07 	(mol)
	2NO2 + H2O ® HNO3 + HNO2
	 0,03 	 ® 	0,015	0,015 	(mol)
Dung dịch X Þ ; .
6) Hòa tan a gam một oxit sắt FexOy vào trong dung dịch H2SO4 đặc nóng dư thì thu được khí SO2 duy nhất.Mặt khác, nếu khử hoàn toàn a gam oxit sắt trên bằng khí CO, hòa tan lượng sắt tạo thành trong dung dịch H2SO4 đặc nóng (dư) thu được lượng SO2 gấp 9 lần lượng SO2 ở thí nghiệm trên.
a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra trong hai thí nghiệm trên.
b) Xác định định công thức hóa học của oxit sắt.
Hướng dẫn :
2FexOy + (6x -2y )H2SO4 ( đặc) xFe2(SO4)3 + (3x-2y) SO2 ­ + (6x -2y )H2O (1)
 a (mol) ® 	 (mol)
FexOy 	+ yH2 xFe + yH2O	 (2)
a (mol) ® 	 ax 	(mol)
2Fe + 6H2SO4 ( đặc) Fe2(SO4)3 + 3SO2 ­ + 6H2O 	 (3)
ax (mol) ® 	 1,5 ax 	( mol)
Theo đề bài : nên ta có : 
	 Þ Þ CTPT của oxit sắt là : Fe3O4.
7) Hòa tan một lượng oxit sắt FexOy vào dung dịch HNO3 loãng, dư thì thu được một dung dịch A và khí NO duy nhất. Mặt khác nếu khử lượng oxit sắt trên bằng lượng CO dư rồi lấy toàn bộ kim loại sinh ra hòa tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 đặc, nóng thì thu được dung dịch B và khí NO2 duy nhất. Biết thể tích khí NO2 sinh ra gấp 9 lần thể tích khí NO sinh ra ( cùng nhiệt độ, áp suất).
a) Viết các phương trình hóa học.
b) Xác định công thức hóa học của oxit sắt.
Hướng dẫn :
3FexOy + (12x -2y )HNO3 3xFe(NO3)3 + (3x - 2y)NO ­ + (6x-y) H2O (1)
 a (mol) ® 	 	(mol)
FexOy 	+ yCO xFe + yCO2	 (2)
 a (mol) ® 	 ax 	(mol)
 Fe 	+ 6HNO3 Fe(NO3)3 + 3NO2 ­ + 3H2O 	 (3)
ax (mol) ® 	 3ax 	( mol)
Theo đề bài ta có :
	 Vậy CTPT của oxit sắt là: FeO. 
8) Để một phoi bào sắt nặng m ( gam) ngoài không khí, sau một thời gian thu được 12 gam rắn X gồm sắt và các oxit của sắt. Cho X tác dụng hoàn toàn với dung dịch axit HNO3 thấy giải phóng ra 2,24 lít khí NO duy nhất ( đo ở đktc). 
a) Viết các phương trình hoá học xảy ra.
b) Tính khối lượng m của phoi bào sắt ban đầu.
( ĐS : 10,08 gam Fe )
Bài tập tổng hợp dành cho học sinh giỏi
1. Một hỗn hợp A gồm Ba và Al. Cho m gam hỗn hợp A phản ứng với nước dư thu được 1,344 lít khí, dung dịch B và phần không tan C.
Cho 2m gam A phản ứng với dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 20,832 lít khí.
a. Tính khối lượng từng kim loại có trong m gam A.
b. Cho 50 ml dung dịch HCl vào dung dịch B. Sau khi phản ứng kết thúc thu được 0,78 gam kết tủa. Xác định CM của dung dịch HCl.
Đs: a. 2,055 và 8,1 . b. 1.8 M
2. Hỗn hợp A có khối lượng 8,14 gam gồm CuO, Al2O3 và một oxit Fe. Cho H2 dư qua A nung nóng sau phản ứng xong thu được 1,44 gam nước. Hoà tan hoàn toàn A cần dùng 170 ml dung dịch H2SO4 loãng 1M được dung dịch B. Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư , lọc kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 5,2 gam chất rắn. Xác định công thức của oxit Fe và tính khối lượng từng oxit trong A.
(Đs: Fe3O4 mCuO: 1,6 mAl2O3 : 3,06 mFe3O4 :3,48 )
3. Cho 3,25 gam hỗn hợp X gồm 1 kim loại kiềm và và 1 kim loại M1 
(II) tan hoàn toàn vào nước tạo thành dung dịch D và 0,045 mol H2 . Chia D thành 2 phần bằng nhau. 
Phần 1 : đem cô cạn thu được 2,03 gam chất rắn A
Phần 2 : Cho tác dụng với 100 ml dung dịch HCl 0,35 M tạo kết tủa B.
a. Tính khối lượng nguyên tử M và M1. Tính số gam mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
b. Tính khối lượng kết tủa B .(biết h = 100%)
(Đs: a. M : 39 M1 : 65 mZn : 1,3 mK :1.95 m kết tủa B 0,405 )
4.P là dung dịch HNO3 10% (d=1,05). R là kim loại hoá trị III không đổi . Hoà tan hoàn toàn 5,94 gam kim loại R trong 564 ml dung dịch P thu được dung dịch A và 2,688 lit hỗn hợp khí B gồm N2O và NO có tỉ khối so với H2 bằng 18,5.
a. Tìm R. Tính C% các chất trong A.
b. Cho 800ml dung dịch KOH 1M vào A. Tính khối lượng kết tủa tạo thành.
5. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm m gam hỗn hợp A gồm Al và FexOy thu được hỗn hợp chất rắn B. Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được chất rắn C, phần không tan D và 0.672 lit khí. 
Cho từ từ dung dịch HCl vào dung dịch C đến khi thu được lượng kết tủa lớn nhất rồi lọc kết tủa nung đến khối lượng không đổi thu được 5,1 gam chất rắn. Phần không tan D cho tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng sau phản ứng thu được dung dịch E chứa muối Fe duy nhất và 2,668 lit SO2 (H=100%).
a. Xác định FexOy và tính m.
b. Nếu cho 200ml dung dịch HCl 1M tác dụng với dung dịch C đến phản ứng kết thúc thu được 6,24g kết tủa thì số gam NaOH có trong dung dịch NaOH ban đầu là bao nhiêu?
6. Cho 20 gam hỗn hợp A gồm FeCO3, Fe, Cu và Al tác dụng với 60ml dung dịch NaOH 2M thu được 2,668 lit H2. Sau khi kết thúc phản ứng cho tiếp 70 ml dung dịch HCl 1M và đun nóng đến khi khí B ngừng thoát ra, lọc tách chất rắn C. Cho B hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 10 gam kết tủa. Cho C tác dụng hết với HNO3 đặc nóng thu được dung dịch D và 1,12 lit một chất khí duy nhất. Cho D tác dụng với NaOH dư thu được kết tủa E. Nung E đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn. Tính khối lượng các chất trong A và tính m?
7. Cho X là hỗn hợp gồm kim loại M , oxit và muối sunfat của kim loại M. Biết M có hoá trị II không đổi trong các hợp chất. Chia X thành 2 phần bằng nhau:
Phần 1: Hoà tan trong dung dịch H2SO4 loãng dư thu được dung dịch A và khí B. Lượng khí này vừa đủ để khử hết 16 gam CuO. Sau đó cho dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư đến khi kết thúc phản ứng thu được kết tủa C. Nung C đến const thu được 14 gam chất rắn.
Phần 2: Cho tác dụng với 200 ml dung dịch CuSO4 1,5 M. Sau phản ứng kết thúc tách bỏ chất rắn , cô cạn dung dịch thu được 46 gam muối khan.
a. Viết phương trình phản ứng.
b. Xác định M.
8. Cho hỗn hợp Mg và Cu tác dụng với 200 ml dung dịch chứa 2 muối Ag(NO3)2 0.3 M và Cu(NO3)2 0.25 M. Sau phản ứng xong thu được dung dịch A và chất rắn B. Cho A tác dụng với NaOH dư lọc kết tủa nung đến const được 3,6 gam hỗn hợp 2 oxit .Hoà tan hoàn toàn B trong H2SO4 đặc nóng được 2,016 lit SO2. Tính khối lượng Mg và Cu trong hỗn hợp đầu .
9. Hỗn hợp NaI và NaBr hoà tan vào nước được dung dịch A. Cho Br2 vừa đủ vào A được muối X có khối lượng nhỏ hơn khối lượng hỗn hợp ban đầu là a gam. Hoà tan X vào nước thu được dung dịch B. Sục khí Cl2 vừa đủ vào dung dịch B thu được muối Y có khối lượng nhỏ hơn khối lượng muối X là a gam. Xác định % khối lượng các chất trong hỗn hợp ban đầu.( coi Br2, I2, Cl2 không phản ứng với nước)
10. Cho a gam hỗn hợp bột Zn và Cu ( Zn chiếm 90% khối lượng ) tác dụng với dung dịch HCl dư thu được khí H2. Lượng khí H2 này vừa đủ để phản ứng hoàn toàn với b gam 1 oxit Fe đặt trong ống sứ. Hơi nước thoát ra từ ống sứ cho hấp thụ hoàn toàn vào 150 gam dung dịch H2SO4 98% thu được dung dịch có nồng độ nhỏ hơn dung dịch ban đầu là 14,95 %( dung dịch C). Để phản ứng hoàn toàn với 5,65 % khối lượng chất rắn sản phẩm có trong ống sứ cần dùng 20 gam dung dịch C nung nóng có khí SO2 thoát ra.
a. Tính a và b.
b. Dùng 150 gam dung dịch C có thể hoà tan b gam oxit Fe không?
11. Hoà tan hoàn toàn 1,64 gam hỗn hợp A gồm Al và Fe trong 250 ml dung dịch HCl 1M được dung dịch B. Thêm 100 gam dung dịch NaOH 12% vào B sau phản ứng xảy ra hoàn toàn lọc lấy kết tủa nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được 0,8 gam chất rắn.Tính % khối lượng mỗi chất trong A.
12. Cho 18,5 gam hỗn hợp Z gồm Fe, Fe3O4 tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 loãng đun nóng và khuấy đều . Sau phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lit khí NO duy nhất, dung dịch Z1 và còn lại 1,46 gam kim loại.
a. Tính CM dung dịch HNO3.
b. Tính khối lượng