Bài tập về sắt

Tính chất vật lí của sắt khác với các kim loại khác là: tính nhiễm từ

Phương trình không đúng là: 4Fe + 3O₂ $\xrightarrow{{{t^o}}}$ 2Fe₂O₃

Sắt tác dụng với oxi tạo oxit sắt từ: 3Fe + 2O₂ $\xrightarrow{{{t^o}}}$ Fe₃O₄

Sắt vừa thể hiện hóa trị II, vừa thể hiện hóa trị III khi tác dụng với O₂

PTHH: 3Fe + 2O₂ $\xrightarrow{{{t^o}}}$ Fe₃O₄

Kim loại Fe không phản ứng được với dung dịch MgCl₂ vì Mg mạnh hơn Fe trong dãy hoạt động hóa học

Thí nghiệm không xảy ra phản ứng là : cho sắt vào dung dịch H₂SO₄ đặc nguội.

Ngâm một cây đinh sắt sạch vào dung dịch bạc nitrat xảy ra phản ứng:

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag↓

=> Hiện tượng xảy ra là: sắt bị hòa tan một phần, bạc được giải phóng.

A. 2Fe + 6H₂SO_{4 đặc} $\xrightarrow{{{t^o}}}$ Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

B. Fe + H₂SO₄→ FeSO₄+ H₂

C. Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

D. Fe không phản ứng với dung dịch Al₂(SO₄)₃.

Vì Cu không phản ứng với dung dịch HCl => sau phản ứng còn Cu

Fe phản ứng với HCl: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Vậy các chất thu được là: FeCl₂, Cu và H₂

n_Fe = 0,15 mol

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

0,15 mol        →          0,15 mol

=> V = 0,15.22,4 = 3,36 lít

${{n}_{F{{\text{e}}_{2}}{{O}_{3}}}}=\frac{8}{160}=0,05\,mol$

PTHH: Fe₂O₃ + 2Al $\xrightarrow{{{t^o}}}$ Al₂O₃ + 2Fe

$ = > {n_{A{\text{l}}}} = 2.{n_{F{e_2}{O_3}}} = 0,1\,mol\,\, = > {m_{Al}} = 2,7\,\,gam$

n_Fe = 0,05 mol;

${m_{HCl}} = \frac{{60.7,3}}{{100}} = 4,38\,gam\,\, = > {n_{HCl}} = 0,12\,mol$

PTHH: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Xét tỉ lệ: $\frac{{{n_{F{\text{e}}}}}}{1} = \frac{{0,05}}{1} < \frac{{{n_{HCl}}}}{2} = \frac{{0,12}}{2} = 0,06$ => Fe phản ứng hết, HCl dư

=> phản ứng tính theo Fe

Ta có: ${n_{{H_2}}} = {n_{F{\text{e}}C{l_2}}} = {n_{F{\text{e}}}}$

 Vì phản ứng tạo khí H₂ => m_{dd sau pứ} = m_{dd trước pứ}  - m_H2 = 2,8 + 60 – 0,05.2 = 62,7 gam

$ = > C{\% _{F{\text{e}}C{l_2}}} = \frac{{0,05.127}}{{62,7}}.100\% = 10,13\% $

- Al và Fe đều tác dụng với dd HCl và H₂SO₄ (loãng) tạo muối tan và giải phóng khí H₂

\(2Al\,\, + \,\,6HCl\,\, \to \,2AlC{l_3}\,\, + \,\,3{H_2}\uparrow \)

\(Fe\,\, + \,\,HCl\,\, \to \,\,FeC{l_2}\,\, + \,\,{H_2}\uparrow \)

\(2Al\,\, + \,3\,{H_2}S{O_4}\,\, \to \,\,A{l_2}{(S{O_4})_3}\, + \,3{H_2}\uparrow \)

\(Fe\,\, + \,\,{H_2}S{O_4}\,\, \to \,\,FeS{O_4}\,\, + \,\,{H_2}\uparrow \)

=> Không dùng dd HCl và H₂SO₄ (loãng) để phân biệt

- Al và Fe đều tác dụng với dd CuSO₄  tạo Cu (đỏ) và dd CuSO₄ màu xanh nhạt dần

\(2Al\,\, + \,\,3CuS{O_4}\,\, \to \,\,A{l_2}{(S{O_4})_3}\,\, + \,\,3Cu\)

\(Fe\,\, + \,\,CuS{O_4}\,\, \to \,\,FeS{O_4}\,\, + \,\,Cu\,\)

=> Không dùng dd CuSO₄ để phân biệt

- Al tác dụng được với dd NaOH, tạo muối phức và giải phóng khí H₂

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑

  Fe không tác dụng với dd NaOH

=> Dùng dd NaOH để phân biệt

+ n_Fe = m_Fe/M_Fe = 5,6/56 = 0,1 mol.

+ Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

+ Chất rắn thu được là Cu: n_Cu = n_Fe = 0,1 mol.  => m_Cu = M_Cu.n_Cu = 0,1.64 = 6,4 gam.

PTHH: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Áp dụng ĐLBT khối lượng: m_Fe + m_Cl2 = m_FeCl3

 => m_Cl2 = m_FeCl3 – m_Fe = 32,5 – 11,2 = 21,3 gam.

+ n_Fe = m_Fe/M_Fe = 8,4/56 = 0,15 mol.

+ PTHH: 3Fe + 2O₂ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) Fe₃O₄

+ Theo PTHH thì n_O2 = 2/3.n_Fe = 2/3. 0,15 = 0,1 mol.

=> V_O2 = 0,1.22,4 = 2,24 l

n_Fe2O3 = 0,1, n_O2 = 0,05 mol

Khối lượng bình tăng là khối lượng CO₂ ⟹ m_CO2 = 6,6 gam, n_CO2 = 0,15 mol

FeCO₃ → FeO + CO₂.

0,15       0,15   ← 0,15

2FeO + 0,5O₂ → Fe₂O₃. (1)

0,15 →0,0375     0,075

2Fe_xO_y + (3x – 2y)/2 O₂   → xFe₂O₃. (2)

            0,025.(3x – 2y)/2x ← 0,1 – 0,075 = 0,025

Từ (2) n_O2 = 0,05 – 0,0375 = \(0,0125{\rm{ }} = \frac{{0,025.(3x - 2y)}}{{2x}}\)⟹ \(\frac{x}{y} = \frac{1}{1}\)⟹ FeO

n_Fe3O4= 0,1 mol, n_Fe = 0,1 mol

xFe₃O₄ + (3y-4x)/2 O₂ à3Fe_xO_y.

0,1                             à  0,3/x

xFe + y/2O₂ à Fe_xO_y.

0,1              à   0,1/x

n_FexOy = 0,4/x  ⟹ M_FexOy = 80x = 56x + 16y ⟹ \(\frac{x}{y} = \frac{2}{3}\)⟹ Fe₂O₃.

Ta có m_Fe =7 gam, m_O = 3 gam ⟹ n_Fe = 0,125 mol, n_O = 0,1875 mol.

⟹  \(\frac{{nFe}}{{nO}} = \frac{{0,125}}{{0,1875}} = \frac{2}{3}\)⟹ Fe₂O₃.

CuSO₄ + 5H₂O à CuSO₄.5H₂O

Nhận xét: CuSO₄ khan hấp phụ nước tạo thành tinh thể CuSO₄.5H₂O ⟹ khối lượng bình tăng = khối lượng nước = 5,4 gam ⟹ nH₂O = 0,3 mol.

yH₂ + Fe_xO_y → yH₂O + xFe

Nhận xét: n_Ooxit = n_H2O = 0,3 mol

Ta có m_Fe = m_oxit – m_O = 16,8 ⟹ n_Fe = 0,3 mol, nO = 0,3 mol ⟹ \(\frac{{nFe}}{{nO}} = \frac{{0,3}}{{0,3}} = \frac{1}{1}\)⟹ FeO

n_H2 = 0,15 mol.

yH₂ + Fe_xO_y → yH₂O + xFe

0,15→ 0,15/y

M_FexOy = 160y/3 = 56x + 16y  ⟹ \(\frac{x}{y} = \frac{2}{3}\)⟹ Fe₂O₃.