Cho kim loại Fe tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 đặc nóng sinh ra dung dịch có màu

  • Tải app VietJack. Xem lời giải nhanh hơn!

Bài giảng: Bài tập tổng hợp về sắt và hợp chất của sắt - Cô Nguyễn Thị Thu [Giáo viên VietJack]

- Với dung dịch H2SO4 đậm đặc và nóng → muối sắt [III]

Sản phẩm khử của S+6 thường là S+4 [SO2]

PTHH: 2Fe + 6H2SO4 → Fe2[SO4]3 + 3SO2 + 6H2O

+ Sản phẩm sinh ra trong phản ứng của Fe với H2SO4 đậm đặc là muối sắt [III] nhưng nếu sau phản ứng có Fe dư hoặc có Cu thì tiếp tục xảy ra phản ứng:

2Fe3+ + Fe → 3Fe3+

Hoặc: 2Fe3+ + Cu → 2Fe2+ + Cu2+

+ Lưu ý: Fe bị thụ động hóa trong môi trường H2SO4 đặc nguội.

Ví dụ 1: Hòa tan m [gam] Fe bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, thu được 1,344 lít khí SO2 [sản phẩm khử duy nhất đo ở đktc]. Giá trị của m là

   A. 3,36

   B. 1,764

   C. 2,24

   D. 0,896

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: C

Giải thích:

2Fe + 6H2SO4 → Fe2[SO4]3 + 3SO2 + 6H2O

[H2SO4 dư nên chỉ tạo muối Fe[III] ]

nSO2 = 0,06 mol

BTe => nFe = 2/3 . nSO2 = 0,04 mol

=> mFe = 0,04 . 56 = 2,24g

Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn m [g] bột Fe bằng dung dịch H2SO4 [đặc, nóng] thu được dung dịch X và 1,344 l khí SO2 [sản phẩm khử duy nhất ở đktc]. Cô cạn X, thu được 8,56g muối khan. Giá trị của m là?

   A. 2,8 g

   B. 1,12 g

   C. 2,24g

   D. 1,4g

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: A

Giải thích:

2Fe + 6H2SO4 → Fe2[SO4]3 + 3SO2 + 6H2O  [1]

Fe + Fe2[SO4]3 → 3FeSO4  [2]

Có thể có phương trình [2] nếu Fe dư

nSO2 = 0,06 mol

BT điện tích ta có: 2H2SO4 + 2e → SO2 + SO42- [trong muối] + 2H2O

=> nSO42- = nSO2 = 0,06 mol

mmuối = mKL + mSO42- = 8,56 => mKL = 8,56 – 96 . 0,06 = 2,8g

Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 20,88 [g] một oxit sắt bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO2 [sản phẩm khử duy nhất, ở đktc]. Cô cạn dung dịch X thu được m [g] muối sunfat khan. Tính giá trị của m?

Hiển thị đáp án

Giải thích:

Ta có: nSO2 = 0,145 mol

Quy đổi 20,88 g oxit sắt FexOy thành 20,88 g Fe và O

Gọi nFe = x mol; nO = y mol

Quá trình nhường electron:

Fe0 - 3e → Fe+3

x          3x

Quá trình nhận electron:

O0 + 2e → O-2

y          2y

N+5 + 3e → N+2

         0,29          0,145

Áp dụng định luật bảo toàn electron, ta có: 3x = 2y + 0,29 → 3x - 2y = 0,29  [1]

Mặt khác: 56x + 16y = 20,88  [2]

Từ [1] và [2] => x = 0,29 và y = 0,29

Muối sinh ra là muối Fe2[SO4]3.

Áp dụng ĐL bảo toàn nguyên tố ta có:

nFe2[SO4]3 =1/2 nFe = 0,145 mol → mFe2[SO4]3 = 0,145. 400 = 58 [g]

Câu 1: Hòa tan hết a gam hỗn hợp X gồm Fe và một oxit sắt trong b gam dung dịch H2SO4 9,8% [lượng vừa đủ], sau phản ứng thu được dung dịch chứa 51,76 gam hỗn hợp hai muối khan. Mặt khác nếu hòa tan hết a gam X bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng thì thu được duy nhất 58 gam muối Fe [III]. Giá trị của b là

   A. 370.       B. 220.

   C. 500.       D. 420.

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: A

Giải thích:

nFe = 2.58/400 = 0,29 mol

nFeSO4 = x ; nFe2[SO4]3 = y

=> mdd = 152x + 400y = 51,76

nFe = nFeSO4 + 2. nFe2[SO4]3 = x + 2y = 0,29

=> x = 0,13 mol, y= 0,08 mol

BT S: nH2SO4 = nFeSO4 + 3Fe2[SO4]3 = 0,13 + 3. 0,08 = 0,37

=> b = [0,37. 98]/9,8 . 100% = 370g

Câu 2: Nung nóng 16,8 gam bột sắt ngoài không khí, sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm các oxit sắt và sắt dư. Hòa tan hết hỗn hợp X bằng H2SO4 đặc nóng thu được 5,6 lít SO2 [đktc]. Hãy xác định khối lượng của hỗn hợp X.

   A. 40g       B. 20g

   C. 25g      D. 32g

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: B

Giải thích:

Áp dụng bảo toàn electron cho các quá trình oxi hóa và khử tổng hợp từ các giai đoạn của các phản ứng.

Ta có: nFe =16,8/56 = 0,3[mol]; nSO2 = 5,6/22,5 = 0,25[mol]

Theo bảo toàn electron ta có: 4a + 0,5 = 0,9 => a = 0,1[mol]

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

mX = mFe + mO2 = 16,8 + 32a = 16,8 + 32.0,1 = 20g

Câu 3: Cho Fe tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được khí SO2 [sản phẩm khử duy nhất] và 8,28 gam muối. Biết số mol Fe bằng 37,5% số mol H2SO4 phản ứng. Khối lượng Fe đã tham gia phản ứng là:

   A. 2,52 gam.

   B. 1,68 gam.

   C. 1,12 gam.

   D. 1,08 gam.

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: A

Giải thích:

Đặt nSO2 = x => nSO42- trong muối = ne/2 = x mol

Bảo toàn S => nH2SO4 phản ứng = 2x mol

=> nFe phản ứng = 37,5%. 2x = 0,75x mol

=> mmuối = 56. 0,75x + 96x = 8,28

=> x = 0,06 mol

=> mFe = 56. 0,75x = 2,52g

Câu 4: Cho 5,6 gam Fe tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 0,84 lít khí [đktc] gồm một sản phẩm khử duy nhất. Sản phẩm khử duy nhất đó là:

   A. SO2

   B. S

   C. H2S

   D. H2

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: C

Giải thích:

nFe = 0,1 => ne = 3. nFe = 0,3mol

nkhí = 0,0375 mol

=> S+6 đã nhận 0,3/0,0375 = 8e để tạo ra 1 phân tử khí.

=> Khí là H2S.

Câu 5: Hòa tan hoàn toàn a gam FexOy bằng dung dịch H2SO4 đậm đặc nóng vừa đủ, có chứa 0,075 mol H2SO4 thu được b gam một muối có 168 ml khí SO2 [đktc] duy nhất thoát ra. Giá trị của b là

   A. 9 [g]

   B. 2,45 [g]

   C. 5 [g]

   D. 3,75 [g]

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: A

Giải thích:

nSO2 = 0,0075 mol

Bảo toàn S => nSO42- = nH2SO4 - nSO2 = 0,0675 mol

=> nFe2[SO4]3 = 1/3. nSO42- = 0,0225 mol

=> b = mFe2[SO4]3 = 9 gam

Câu 6: Cho m gam Fe tác dụng hết với H2SO4 [đặc, nóng]. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 10m/7 gam khí SO2 và dung dịch X. Cho Ba[OH]2 dư vào dung dịch X thu được [m + 133,5] gam kết tủa. Giá trị của m là:

   A. 56

   B. 28

   C. 22,4

   D. 16,8

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: C

Giải thích:

nSO2 = 5m/224 mol => ne = 5m/112 mol

Ta thấy [2m/56] < [5m/112] < [3m/56] nên có cả 2 muối Fe2+, Fe3+ => Axit hết.

=> nSO42- = nSO2 = 5m/224 mol

—> nOH- trong ↓ = 2. nSO42- = 5m/112 mol

Kết tủa sau phản ứng có Fe[OH]2, Fe[OH]3 và BaCO3

m↓ = m + 17. [5m/112] + 233. [5m/224] = m + 133,5

=> m = 22,4g

Câu 7: Hòa tan hoàn toàn 16,0 gam hỗn hợp rắn X gồm FeS2 và Cu2S trong 120,0 gam dung dịch H2SO4 98%, đun nóng thu được dung dịch Y và V lít khí SO2 [sản phẩm khử duy nhất, đkc]. Cho BaCl2 dư vào dung dịch Y thu được 139,8 gam kết tủa. Giá trị của V là:

   A. 17,92       B. 20,16

   C. 16,80       D. 22,4

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: A

Giải thích:

Đặt nFeS2 = a mol và nCu2S = b mol

=> mX = 120a + 160b = 16  [1]

FeS2 → Fe3+ + 2S+6 +15e

Cu2S → 2Cu2+ + S+6 + 10e

S+6 +2e → S+4

Bảo toàn electron: 2. nSO2 = 15. nFeS2 + 10. nCu2S

=> nSO2 = 7,5a + 5b mol

nH2SO4 = 1,2 mol và nBaSO4 = 0,6 mol

Bảo toàn S:

2a + b + 1,2 = 0,6 + 7,5a + 5b  [2]

[1] [2] => a = 0,08 và b = 0,04

=> nSO2 = 7,5a + 5b = 0,8 mol

=> V = 17,92 [l]

Câu 8: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp gồm 0,002 FeS2 và 0,003 mol FeS vào lượng dư H2SO4 đặc, nóng thu được Fe2[SO4]3, SO2 và H2O. Hấp thụ hết SO2 bằng một lượng vừa đủ dung dịch KMnO4 được V lít dung dịch Z không màu trong suốt có pH = 2. Giá trị của V là:

   A. 1,14.      B. 0,14.

   C. 11,4.       D. 2,28.

Hiển thị đáp án

Chọn đáp án: D

Giải thích:

FeS2 → Fe3+ + 2SO2 + 11e

0,002mol

FeS → Fe3+ + SO2 + 7e

0,003 mol

=> ne nhường = 0,002. 11 + 0,003. 7 = 0,043 mol

S+6 + 2e → SO2

          0,043 mol

BTe => nSO2 = 0,043/2 = 0,0215 mol

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O → K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4

=> nH2SO4 = 0,0114 mol => nH+ = 0,0228 mol

pH = 2 => [H+] = 0,01

=> V = 2,28 lít

Bài giảng: Bài tập sắt, hợp chất của sắt tác dụng với chất oxi hóa mạnh - Cô Nguyễn Thị Thu [Giáo viên VietJack]

Xem thêm các dạng bài tập Hóa học lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

crom-sat-dong.jsp

Video liên quan

Bài Viết Liên Quan

Chủ Đề