Dạng hỗn hợp sắt và các oxit phản ứng với chất oxi hóa mạnh

Chuyên đề: Dạng hỗn hợp sắt và các oxit phản ứng với chất oxi hóa mạnh

Đề bài: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃ 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 ?

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 NO₃-. Nếu chúng ta biết được số tổng số mol Fe trong X thì sẽ biết được số mol muối Fe(NO₃)₃ trong dung dịch sau phản ứng. Do đó chúng ta sẽ giải bài toán này như sau:

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).

Tổng electron nhường: 3x (mol) Tổng electron nhận: 2y + (mol)

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

Từ (1) và (2) ta có hệ

Giải hệ trên ta có x = 0,16 và y = 0,15

Như vậy mol vậy m = 38,72 gam.

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, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ . Hỗn hợp này phản ứng hết với dung dịch HNO₃ 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.

Phát triển bài toán:

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 yêu cầu tính thể tích hoặc khối lượng của HNO₃ thì ta tính số mol dựa vào bảo toàn nguyên tố N khi đó ta sẽ có:

Bài tập vận dụng:

Câu 1: Để khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp rắn gồm Fe, FeO, Fe₃O₄ và Fe₂O₃ cần vừa đủ 2,24 lít CO (đktc). Khối lượng Fe thu được là bao nhiêu (trong các giá trị sau)?

A. 14 gam B. 15 gam C. 16 gam D. 18 gam

Câu 2: Dẫn khí CO qua ống sứ chứa m gam hỗn hợp gồm: CuO, Fe₃O₄ và Al₂O₃ nung ở nhiệt độ cao. Dẫn hết khí thoát ra vào nước vôi trong dư thu được 30 gam kết tủa và khối lượng chất rắn trong ống sứ nặng 202 gam. Hỏi m có giá trị bằng bao nhiêu?

A. 206,8 gam B. 204 gam C. 215,8 gam D. 170, 6 gam

Câu 3: Khử hoàn toàn 0,25 mol Fe₃O₄ bằng H₂. Sản phẩm hơi cho hấp thụ vào 18 gam dung dịch H₂SO₄ 80%. Nồng độ H₂SO₄ sau khi hấp thụ hơi nước là bao nhiêu?

A. 20% B. 30% C. 40% D. 50%

Câu 4: Nung 24gam một hỗn hợp Fe₂O₃ và CuO trong một luồng khí H₂ dư. Phản ứng hoàn toàn. Cho hỗn hợp khí tạo ra trong phản ứng đi qua bình đựng H₂SO₄đặc thấy khối lượng của bình này tăng lên 7,2 gam. Vậy khối lượng Fe và Cu thu được sau phản ứng là:

A. 5,6g Fe; 3,2g Cu B. 11,2g Fe; 6,4g Cu C. 5,6g Fe; 6,4g Cu D. 11,2g Fe; 3,2g Cu

Câu 5: Khử 39,2 gam một hỗn hợp X gồm Fe₂O₃ và FeO bằng khí CO thu được hỗn hợp Y gồm FeO và Fe. Cho Y tan vừa đủ trong 2,5 lít dung dịch H₂SO₄ 0,2M thu được 4,48 lít khí (đktc). Vậy khối lượng Fe₂O₃ và khối lượng FeO trong hỗn hợp X là:

A. 32 gan Fe₂O₃; 7,2 gam FeO B. 16 gan Fe₂O₃; 23,2 gam FeO

C. 18 gan Fe₂O₃; 21,2 gam FeO D. 20 gan Fe₂O₃; 19,2 gam FeO

Câu 6: Khử hết m gam Fe₃O₄ bằng khí CO thu được hỗn hợp A gồm FeO và Fe. A tan vừa đủ trong 0,3 lít dung dịch H₂SO₄ 1M cho ra 4,48 lít khí (đktc). Tính m (khối lượng Fe₃O₄) đã dùng và thể tích CO (đktc) đã phản ứng với Fe₃O₄?

A. 11,6gam; 3,36 lít CO B. 23,2gam; 4,48 lít CO

C. 23,2gam; 6,72 lít CO D. 5,8gam; 6,72 lít CO

Câu 7*: Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe₂O₃ vào dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí (đktc). Mặt khác cho luồng khí CO dư qua m gam hỗn hợp X thì thu được 22,4 gam sắt. Phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp đầu là:

A. Fe: 75% và Fe₂O₃: 25% B. Fe: 18,9% và Fe₂O₃: 81,1%

C. Fe: 50% và Fe₂O₃: 50% D. Fe: 41,18% và Fe₂O₃: 58,82%

Câu 8*: Chia hỗn hợp X gồm: Fe và Fe₂O₃ thành 2 phần bằng nhau. Cho một luồng khí CO dư đi qua phần thứ nhất nung nóng thì khối lượng chất rắn giảm đi 4,8 gam. Ngâm phần thứ 2 trong dung dịch HCl dư thấy thoát ra 2,24 lít khí (đktc). Thành phần % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X là:

A. 48,83% Fe và 51,17% Fe₂O₃B. 75% Fe và 25% Fe₂O₃

C. 41,18% Fe và 58,82% Fe₂O₃D. 18,9% Fe và 81,1% Fe₂O₃

Câu 9: Cho một luồng khí CO dư đi qua ống sứ đựng m (g) Fe₂O₃ nung nóng một thời gian thu được 13,92 (g) chất rắn X gồm Fe, Fe₃O₄, FeO và Fe₂O₃. Cho X tác dụng với dung dịch HNO₃ đặc nóng thu được 5,824 lít NO₂ (đktc). Vậy thể tích khí CO đã dùng (đktc) và giá trị của m(gam) là:

A. 2,912 lít và 16 gam. B. 2,6 lít và 15 gam.

C. 3,2 lít và 14 gam. D. 2,5 lít và 17 gam.

Câu 10: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m(g) Fe₂O₃ nung nóng. Sau một thời gian thu được 44,46 (g) hỗn hợp Y gồm Fe₃O₄, FeO, Fe, Fe₂O₃ dư. Cho Y tác dụng hết với dd HNO₃ loãng thu được 3,136 lít NO (đktc) duy nhất. Vậy thể tích khí CO (lít) đã dùng (đktc) và giá trị m là: