Bài tập Hóa học - Dạng 1: Xác định công thức của oxit sắt

DẠNG 1: XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CỦA OXIT SẮT<br /> Để xác định công thức của oxit sắt (FexOy) ta có thể làm như sau:<br /> n<br /> x<br /> x<br /> hoặc Fe , hoặc<br /> nO y<br /> y<br /> 1<br /> 2<br />  (FeO) ;  (Fe 2 O 3 ) ; <br /> 1<br /> 3<br /> <br /> n Fe<br /> có các trường hợp sau:<br /> nO<br /> n<br /> x<br /> 3<br /> hoÆc Fe<br /> (Fe 3 O 4 )<br /> y<br /> nO<br /> 4<br /> Cách 2: Xác định khối lượng mol phân tử Fe x O y<br /> <br /> Cách 1: Lập tỉ lệ<br /> <br /> Oxit Fe x O y tác dụng với H2SO4 hoặc HNO3 cho sản phẩm khử  Oxit là FeO hoặc Fe3O4<br /> 0<br /> <br /> 3<br /> <br /> Fe O<br /> <br /> Fe  1e<br /> <br /> <br /> <br /> 8 / 3<br /> <br /> 3<br /> <br /> Fe 3 O 4<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 3Fe  1e<br /> <br /> nFexOy =  n<br /> <br /> electron nhuong<br /> <br />   nelectron nhan <br /> <br /> M FexO y =<br /> <br /> mFexO y<br /> <br /> n<br /> <br /> electron nhuong ( hoac nhan )<br /> <br /> FeO (M = 72đvc) ; Fe2O3 (M = 160) ; Fe3O4 (M = 232)<br /> VÍ DỤ MINH HỌA<br /> Bài 1. Để hoà tan 4gam oxit Fe x O y cần 52,14ml dung dịch HCl 10% (d = 1,05 g/ml).<br /> Vậy công thức oxit là:<br /> A. FeO<br /> B. Fe3O4<br /> C. Fe2O3<br /> D. Fe2O3 hoặc FeO<br /> Bài giải<br /> Cách 1: Phương pháp đại số<br /> Cách 1.1:<br /> Đặt số mol của oxit sắt là a  (56x + 16y)a = 4<br /> Từ phản ứng:<br /> Fe x O y + 2yHCl  xFeCl 2 y / x + yH2O<br /> a<br /> 2ay<br /> Số mol:<br /> Ta có:<br /> <br /> 52,14.1,05.10<br />  0,15  ay = 0,075  ax = 0,05<br /> 36,5.100<br /> ax x<br /> 0,05<br /> 2<br /> x  2<br />  <br /> <br />  <br /> (Fe2O3) (Đáp án C)<br /> ay y 0,075 3<br /> y  3<br /> <br /> n HCl  2ay <br /> <br /> Cách 1.2:<br /> Từ phản ứng:<br /> Fe x O y + 2yHCl  xFeCl 2 y / x + yH2O<br /> <br /> Ta có:<br /> <br /> 4<br /> 0,15<br /> x 2<br /> <br />  <br /> (Fe 2 O 3 ) (Đáp án C)<br /> 56x  16y<br /> 2y<br /> y 3<br /> <br /> Cách 2: Xét 3 oxit sắt là FeO, Fe3O4, Fe2O3<br /> - Trường hợp 1: oxit là FeO<br /> Từ phản ứng:<br /> FeO + 2HCl  FeCl2 + H2O<br /> 0,5/9<br /> 1/9<br /> Số mol: nHCl = 1/9  0,15 (loại)<br /> - Trường hợp 2: oxit là Fe3O4<br /> Từ phản ứng:<br /> Fe3O4 + 8HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O<br /> 1/58<br /> 4/29<br /> Số mol: nHCl = 4/29  0,15 (loại)<br /> - Trường hợp 3: oxit là Fe2O3<br /> Từ phản ứng:<br /> Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O<br /> 0,025<br /> 0,15<br /> Số mol: nHCl = 0,15 (thoả mãn)<br /> Vậy oxit sắt là Fe2O3 (Đáp án C)<br /> Cách 3: Bảo toàn số mol nguyên tử<br /> Cách 3.1:<br /> Ta có:<br /> <br /> <br /> n O ( Oxit )  n H 2 O <br /> <br /> n HCl<br /> 4  16.0,075<br />  0,075  n Fe <br />  0,05<br /> 2<br /> 56<br /> <br /> n Fe<br /> 0,05<br /> 2<br /> <br />  (Fe 2 O 3 ) (Đáp án C)<br /> nO<br /> 0,075 3<br /> <br /> Cách 3.2:<br /> Ta có:<br /> <br /> n O (Oxit )  n H 2 O <br /> <br /> n HCl<br /> 0,075<br /> 160<br />  0,075  n Fe x O y <br />  M Fe x O y <br /> y<br /> 2<br /> y<br /> 3<br /> <br />  y = 3 ; x = 2 (Fe2O3) (Đáp án C)<br /> Cách 4: Bảo toàn điện tích:<br /> 2 n O2   n Cl   0,15  n O2   0,075  n Fe <br /> <br /> <br /> 4  16.0,075<br />  0,05<br /> 56<br /> <br /> n Fe<br /> 0,05<br /> 2<br /> <br />  (Fe 2 O 3 ) (Đáp án C)<br /> nO<br /> 0,075 3<br /> <br /> Bài 2. Dẫn luồng khí CO dư đi qua ống sứ đựng 16gam bột FexOy nung nóng, sau khi<br /> phản ứng kết thúc (giả sử xảy ra phản ứng khử trực tiếp oxit sắt thành Fe kim loại), toàn<br /> bộ khí thoát ra được dẫn vào bình đựng nước vôi trong dư thấy có 30gam kết tủa trắng.<br /> Vậy công thức oxit FexOy là:<br /> <br /> A. FeO<br /> B. Fe3O4<br /> C. Fe2O3<br /> Bài giải<br /> Cách 1: Phương pháp đại số<br /> Đặt số mol FexOy là a  (56x + 16y)a = 16<br /> Xảy ra các phản ứng:<br /> FexOy + yCO<br />  xFe + yCO2<br /> a<br /> ay<br /> CO2<br /> + Ca(OH)2  CaCO3<br /> ay<br /> ay<br /> Có n CaCO3  ay <br /> <br /> D. Fe2O3 hoặc FeO<br /> <br /> 30<br /> x 2<br />  0,3  ax  0,2   (Fe 2 O 3 )<br /> 100<br /> y<br /> 3<br /> <br /> Cách 2:<br /> Cách 2.1: Bảo toàn khối lượng<br /> n CO ( p ­)  n CO 2<br /> <br /> <br />  16  28.0,3  56.n Fe  44.0,3  n Fe  0,2<br /> m<br />  Fe x O y  m CO ( p ­)  m Fe  m CO 2<br /> <br /> n<br /> 0,2 2<br />  (Fe 2 O 3 )<br />  m O  16  56.0,2  4,8  n O  0,3  Fe <br /> nO<br /> 0,3 3<br /> <br /> Cách 2.2: Bảo toàn khối lượng + Bảo toàn số mol nguyên tử Fe<br /> n CO ( p ­)  n CO 2<br /> <br /> <br />  16  28.0,3  56.n Fe  44.0,3  n Fe  0,2<br /> m<br />  Fe x O y  m CO ( p ­)  m Fe  m CO 2<br /> <br /> 0,2<br /> 16<br /> n Fe x O y <br />  M Fe x O y <br /> .x  80.x  x  2 ; y  3 (Fe 2 O 3 )<br /> x<br /> 0,2<br /> <br /> Cách 3:<br /> Trong phản ứng khử Oxit sắt bằng khí CO ta luôn có:<br /> n O  n CO 2  0,3  m Fe  16  16.0,3  11,2  n Fe  0,2<br /> <br /> Cách 3.1:<br /> <br /> <br /> n Fe<br /> 0,2 2<br /> <br />  (Fe 2 O 3 )<br /> nO<br /> 0,3 3<br /> <br /> Cách 3.2: Bảo toàn số mol nguyên tử O<br /> Ta có:<br /> <br /> n Fe x O y <br /> <br /> 0,3<br /> 16<br /> 160<br />  M Fe x O y <br /> .y <br /> .y  y = 3 ; x = 2 (Fe2O3)<br /> y<br /> 0,3<br /> 3<br /> <br /> Cách 3.3: Bảo toàn số mol nguyên tử O<br /> Ta có:<br /> <br /> n Fe x O y <br /> <br /> 0,3<br /> 0,3<br /> x 2<br />  (56x  16y).<br />  16 <br />  ( Fe 2 O 3 )<br /> y<br /> y<br /> y 3<br /> <br /> Bài 3. Hoà tan 16,4gam hỗn hợp bột X gồm Fe kim loại và một oxit sắt bằng dung dịch<br /> HCl dư, thu được 3,36lít khí (đktc) và dung dịch A. Cho A tác dụng với lượng dư dung<br /> dịch NaOH, sau đó đun nóng trong không khí đến phản ứng hoàn toàn thu được kết tủa<br /> B. Nung B ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được 20gam chất rắn. Vậy công<br /> thức oxit FexOy là:<br /> A. FeO<br /> B. Fe3O4<br /> C. Fe2O3<br /> D. Fe2O3 hoặc FeO<br /> Bài giải<br /> Cách 1: Phương pháp đại số<br /> Đặt số mol các chất trong 16,4gam hỗn hợp X { Fe: a ; Fe x O y : b }<br />  56a + (56x + 16y)b = 16,4<br /> X + HCl xảy ra các phản ứng:<br /> Fe x O y + 2yHCl  xFeCl 2 y / x + yH2O<br /> b<br /> bx<br /> Fe<br /> + 2HCl  FeCl2<br /> + H2<br /> a<br /> a<br /> a<br /> <br /> <br /> n H2  a <br /> <br /> 3,36<br />  0,15  a  0,15<br /> 22,4<br /> <br /> Dung dịch A gồm { FeCl2: 0,15 ; FeCl 2 y / x : bx ; HCl dư }<br /> Từ các phản ứng:<br /> H+<br /> +<br /> OH   H2O<br /> Fe2+ + 2 OH   Fe(OH)2<br /> 0,15<br /> 0,15<br /> Fe<br /> <br /> 2y<br /> <br /> x<br /> <br /> +<br /> <br /> 2y<br /> OH   Fe(OH ) 2 y / x<br /> x<br /> <br /> bx<br /> bx<br /> Nung kết tủa xảy ra các phản ứng:<br /> 4Fe(OH)2<br /> +<br /> O2  2Fe2O3 + 4H2O<br /> 0,15<br /> 0,075<br /> 4x Fe(OH ) 2 y / x + (3x - 2y)O2  2xFe2O3 + 4yH2O<br /> bx<br /> 0,5bx<br /> Chất rắn thu được là Fe2O3: (0,5bx + 0,075)<br />  160.(0,5bx + 0,075) = 20  bx = 0,1 ; by = 0,15 <br /> <br /> x<br /> 0,1<br /> 2<br /> <br />  (Fe 2 O 3 )<br /> y 0,15 3<br /> <br /> Cách 2: Bảo toàn electron + Bảo toàn số mol nguyên tử<br /> Đặt số mol các chất trong 16,4gam hỗn hợp X { Fe: a ; Fe x O y : b }<br />  56a + (56x + 16y)b = 16,4<br /> (I)<br /> Bảo toàn số mol electron: 2.n Fe  2.n H 2  2a  2.0,15  a  0,15<br /> <br /> (II)<br /> <br /> 20 gam chất rắn là Fe2O3: 0,5(a + bx)  a + bx = 0,25<br /> I , II ,  III<br />   a = 0,15 ; bx = 0,1 ; by = 0,15 <br /> <br /> <br /> (III)<br /> <br /> x<br /> 0,1<br /> 2<br /> <br />  (Fe 2 O 3 )<br /> y 0,15<br /> 3<br /> <br /> Cách 3: Bảo toàn electron + Bảo toàn số mol nguyên tử<br /> Bảo toàn số mol electron: 2.n Fe  2.n H 2  n Fe  0,15<br />  m X  56.0,15  m Fe x O y  16,4  m Fe x O y  8gam<br />  2 Fe<br />  Fe 2 O 3<br />  0,15<br />  0,075<br /> <br /> <br /> Ta có sơ đồ:<br /> <br />  <br /> 2 Fe x O y<br />  0,1<br /> xFe 2 O 3<br /> <br />  0,05<br /> <br />  x<br /> 8<br /> Cách 3.1:  M Fe x O y <br /> .x  80.x  x  2 ; y  3 (Fe 2 O 3 )<br /> 0,1<br /> 0,1<br /> x 2<br />  (56x  16y).<br />  8   (Fe 2 O 3 )<br /> Cách 3.2:<br /> x<br /> y 3<br /> Cách 3.3: Khối lượng Fe2O3 do Fe tạo ra là: m Fe2 O3  160.0,075  12gam<br /> <br />  Khối lượng Fe2O3 do FexOy tạo ra là m Fe 2O3  20  12  8gam  m Fe x O y<br />  Oxit sắt phải là Fe2O3.<br /> Bài 4. Nung nóng 18,56gam hỗn hợp A gồm FeCO3 và một oxit sắt Fe x O y trong không<br /> khí tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí CO2 và 16gam một oxit sắt duy nhất.<br /> Cho khí CO2 hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 15,76gam kết tủa. Vậy<br /> công thức oxit FexOy là:<br /> A. FeO<br /> B. Fe3O4<br /> C. Fe2O3<br /> D. Fe2O3 hoặc FeO<br /> Bài giải<br /> Chú ý: Các oxit sắt, nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi luôn tạo thành<br /> Fe2O3  16gam oxit sắt duy nhất là Fe2O3.<br /> Cách 1: Phương pháp đại số<br /> Đặt số mol các chất trong 18,56 gam A {FeCO3: n ; Fe x O y : m}<br />  116n + (56x + 16y)m = 18,56<br /> Từ các phản ứng:<br /> 4FeCO3 +<br /> O2  2Fe2O3 + 4CO2<br /> n<br /> 0,5n<br /> n<br /> 4 Fe x O y + (3x - 2y)O2  2xFe2O3<br /> m<br /> 0,5mx<br /> Chất rắn là Fe2O3: 0,5(n + mx)  160.0,5(n + mx) = 16  n + mx = 0,2<br /> Từ phản ứng:<br /> <br />