Đang tải... (xem toàn văn)
phương pháp giải nhanh một số dạng bài tập về sắt và hợp chất của sắt trong luyện thi đại học
A. ĐẶT VẤN ĐỀ : I. LỜI NÓI ĐẦU : Trong quá trình dạy học hiện nay, việc đổi mới phương pháp dạy học là vô cùng quan trọng để kịp thời đáp ứng với việc học tập ngày càng được quan tâm của học sinh, của ngành, của các bậc phụ huynh và toàn xã hội. Do đó đòi hỏi giáo viên phải trăn trở rất nhiều làm thế nào để nâng cao chất lượng dạy học giúp cho học sinh có thể vượt qua các kì thi một cách có hiệu quả. Hơn nữa vớí hình thức thi trắc nghiệm hiện nay việc sử dụng một số phương pháp giải tự luận trước đây đã không còn phù hợp, yêu cầu đặt ra với mỗi học sinh là trong một thời gian ngắn nhất phải tìm ra được chính xác đáp án, hình thức thi trắc nghiệm là cơ hội tốt để các cá nhân thể hiện các thủ thuật và áp dụng các phương pháp ngắn gọn, hiệu quả tạo tối ưu nhất định đối với cá nhân khác. Trong thời gian dạy học, Tôi thấy rằng trong các kì thi học sinh giỏi, đại học đều đề cập đến một số lượng đáng kể các câu lý thuyết và bài tập về sắt, các hợp chất của sắt rất đa dạng và phong phú ở những mức độ khác nhau. Qua nghiên cứu Tôi thấy loại bài tập liên quan đến sắt và các hợp chất của sắt được đề cập rất sớm từ chương trình THCS nó có nhiều dạng, khó phải rất linh động trong việc giải chúng và những bài tập về sắt phần nào gây khó khăn cho học sinh. Như vậy bài toán về sắt và hợp chất sắt không thể tách rời trong quá trình dạy học. Mặc dù sách giáo khoa đề cập từ lớp 9, ở bậc Trung học phổ thông và nhiều tài liệu khác, song cũng chưa thể đáp ứng nhu cầu đầy đủ cho việc dạy và học hiện nay. Hơn nữa khi giải loại bài tập này nhiều học sinh lúng túng không biết nên chọn cách giải nào cho ngắn gọn phù hợp với mỗi loại. Mặt khác phương pháp giải các bài toán lập về sắt và hợp chất của sắt cũng chưa được trình bày đầy đủ. Vì lý do trên, Tôi đã chọn đề tài: “Phân loại và phương pháp giải nhanh một số dạng bài tập về sắt, hợp chất sắt trong luyện thi đại học”. II. THỰC TRẠNG CỦA BÀI TẬP VỀ SẮT VÀ HỢP CHẤT CỦA SẮT: - Sắt là kim loại đa hoá trị, trong các phản ứng hoá học, tuỳ thuộc vào tác nhân tham gia phản ứng sắt có thể thể hiện số oxi hoá +2 hoặc +3 hoặc cả +2, +3. Khi làm bài tập về sắt nó thường gây khó dễ cho nhiều học sinh. Để giúp học sinh hiểu kỹ hơn về sắt và các hợp chất của sắt thì trong quá trình dạy học tôi cũng đã đúc kết cho bản thân một số kinh nghiệm khi giải bài tập về sắt và hợp chất sắt. Bài tập về sắt và hợp chất sắt, nó cũng giữ một vai trò hết sức quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo và hình thành nhân cách cho người lao động, tự giác, tự lực và sáng tạo nó phù hợp với mọi đối tượng học sinh. Như vậy khi dạy bài toán về sắt và hợp chất sắt trang bị cho học sinh cách phân loại bài tập và giải chúng một cách thành thạo góp phần quan trọng trong việc nâng cao chất lượng đào tạo ở bậc phổ thông và nó giữ vai trò hết sức quan trọng trong việc dạy và học ở phổ thông. 1 Từ thực trạng trên, để dạy đạt hiệu quả tốt hơn. Tôi đã mạnh dạn phân loại các bài toán về sắt và đưa ra phương pháp giải cụ thể cho mỗi loại, trên cơ sở đó giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách chủ động hơn, từ đó áp dụng giải được những bài tập từ đơn giản đến những bài tập phức tạp. B. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Phương pháp thực hiện: * Khái quát qua về kim loại sắt và các hợp chất của sắt ** Phân loại các bài toán về sắt ** Đưa ra phương pháp giải chung cho mỗi loại và có ví dụ minh họa I. CƠ SỞ PHÂN LOẠI Để phân loại bài toán về sắt người ta dựa trên cơ sở, mục đích và phương tiện của bài toán - Dựa vào mục đích : Mục đích của dạng bài tập tìm ra sản phẩm phản ứng và tính khối lượng các chất hoặc tìm công thức - Dựa vào phương pháp, phương tiện dùng để giải bài toán hóa học và chia thành các dạng sau Dạng 1: Kim loại sắt hoặc hỗn hợp kim loại khi phản ứng với dd muối Dạng 2: Kim loại sắt hoặc hỗn hợp kim loại khi tác dụng với dung dd axit Dạng 3: Phản ứng nhiệt nhôm Dạng 4: Một số bài tập kinh điển Dạng 5: Một số bài tập phức tạp khác II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TỪNG LOẠI VÀ VÍ DỤ ÁP DỤNG 1/ Khái quát qua về kim loại sắt và hợp chất sắt - Cấu hình eléctron: [Ar] 3d 6 4s 2 . Sắt là kim loại chuyển tiếp Sắt có 2 số oxi hoá bền, đặc trưng là +2 và +3 Thế điện cực chuẩn 2 0 0,44 Fe V Fe E + = − , 3 0 0,77 Fe V Fe E + = + - Hợp chất sắt (II): Tính chất hoá học cơ bản là tính khử Fe 2+ → Fe 3+ + 1e Ngoài ra Fe 2+ còn thể hiện tính oxi hoá: Fe 2+ +2e → Fe 0 - Hợp chất sắt (III). Tính chất hoá học cơ bản là tính oxi hoá . Trong các phản ứng: Fe 3+ + 1e → Fe 2+ , Hoặc Fe 3+ + 3e → Fe 0 . 2/ Phân loại và phương pháp giải Dạng 1: KIM LOẠI SẮT HOẶC HỖN HỢP KIM LOẠI KHI PHẢN ỨNG VỚI DUNG DỊCH MUỐI 1a/ Kim loại sắt khi phản ứng với dd AgNO 3 2 + Phương pháp : Dựa vào tỉ lệ các chất và thứ tự các cặp oxi hoá khử Fe 2+ /Fe, Fe 3+ /Fe, Ag + /Ag trong dãy điện hoá rồi từ đó viết phương trình phản ứng và tính khối lượng các chất theo yêu cầu của bài toán. Dạng tổng quát : Fe + 2Ag + → Fe 2+ + 2Ag ↓ (1) Fe + 3Ag + → Fe 3+ + 3Ag ↓ (2) Nếu đặt T= Ag Fe n n + thì có 3 trường hợp xảy ra + Trường hợp 1: T ≤ 2 thì chỉ xảy ra phản ứng 1, sản phẩm sau phản ứng gồm dung dịch Fe 2+ , chất rắn là Ag hoặc Ag và Fe còn dư. + Trường hợp 2: T ≥ 3 thì chỉ xảy ra pứ (2), sản phẩm phản ứng gồm dung dịch Fe 3+ Hoặc dung dịch chứa Fe 3+ và Ag + , chất rắn là Ag + Trường hợp 3: 2 ≤ T ≤ 3 thì xảy ra cả pứ (1) và (2) Ví dụ 1: Cho 3,08 gam Fe vào 150 ml dd AgNO 3 1M, lắc kĩ cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là A. 11,88 B. 16,20 C. 18,20 D. 17,96. Giải : n 3 0,15 AgNO mol = , 0,055 Fe n mol = => 1 < T= 0,15 2,73 0,055 = < 2 Nên xảy ra trường hợp 3. Đặt x là số mol Fe ở pứ (1) thì số mol AgNO 3 ở (1) là 2x; y là số mol Fe ở pứ (2) thì số mol AgNO 3 ở (2) là 3y Ta có hệ phương trình: x+y = 0,055 Vậy x = 0,04 mol 2x + 3y = 0,15 y= 0,015 mol 3 0,15 Ag AgNO n mol n = = => m = 0,15. 108 = 16,20 (g) => đáp án B Ví dụ 2: Hoà tan 0,784 gam bột sắt trong 100ml dd AgNO 3 0,3M. Khuấy đều để pứ xảy ra hoàn toàn, thu được 100ml dung dịch X. Nồng độ mol/l chất tan trong dung dịch X là A. Fe(NO 3 ) 2 0,12M; Fe(NO 3 ) 3 0,02M B. Fe(NO 3 ) 3 0,1M C. Fe(NO 3 ) 2 0,14 M D. Fe(NO 3 ) 2 0,14M; AgNO 3 0,02M Giải: 0,784 0,014 56 Fe n mol = = , 3 0,1.0,3 0,03 AgNO n mol = = thì 1 < T = 0,03/0,014 < 2 nên bài này có cách giải tương tự như ví dụ 1 kết quả thu được 2 muối là Fe(NO 3 ) 2 0,12 M và Fe(NO 3 ) 3 0,02 M. 1b/ Hỗn hợp kim loại khác với oxit sắt tác dụng với axit được sản phẩm cho tác dụng với dd AgNO 3 . Ví dụ 1: (Thi thử ĐH lần 2- ĐH KHTN 2012) Hoà tan hoàn toàn 14 gam hỗn hợp Cu, Fe 3 O 4 vào dd HCl, sau phản ứng còn dư 2,16 gam hỗn hợp chất rắn và dd X. Cho X tác dụng với AgNO 3 dư thu được bao nhiêu gam kết tủa: A. 45,92 B 12,96 C. 58,88 D. 47,4 3 Giải: Các pứ hoá học xảy ra Fe 3 O 4 + 8HCl → FeCl 2 + 2 FeCl 3 x 8x x 2x Cu + 2FeCl 3 → CuCl 2 + 2FeCl 2 x 2x x 2x Ta có: 232 x + 64 x = 14- 2,16 = 11,84 => x = 0,04 mol dd X thu được gồm FeCl 2 và CuCl 2 . Cho X tác dụng với AgNO 3 dư có các pứ xảy ra: Ag + + Fe 2+ -> Fe 3+ + Ag ↓ 0,12 ¬ 0,04 .3 → 0,12 Ag + + Cl - → AgCl ↓ 0,32 ¬ 8.0.04 → 0,32 Vậy khối lưọng kết tủa là: 0,12 .108 + 0,32. 143,5 = 58,88 gam Ví dụ 2: Cho hỗn hợp X gồm 11,6 gam sắt từ oxit và 3,2 gam Cu tác dụng với 400ml dd HCl 1M, sau khi kết thúc phản ứng cho dd thu được tác dụng với AgNO 3 dư. Khối lượng kết tủa thu được có giá trị là A. 16,2 gam B, 73,6 gam C. 57,4 gam D, 83,2 gam Giải: 3 4 0,05 , 0,05 ; 0,4 Fe O Cu HCl n mol n mol n mol = = = Các pứ hoá học xảy ra Fe 3 O 4 + 8HCl → FeCl 2 + 2 FeCl 3 0.05 0,4 0.05 0,1 Cu + 2FeCl 3 → CuCl 2 + 2FeCl 2 0,05 0,1 0,05 0,1 Dung dịch thu được gồm FeCl 2 và CuCl 2 . Cho tác dụng với AgNO 3 dư có các pứ xảy ra: Ag + + Fe 2+ -> Fe 3+ + Ag ↓ 0,15 ¬ 0,15 → 0,15 Ag + + Cl - → AgCl ↓ 0,4 ¬ 0,4 → 0,4 Vậy khối lưọng kết tủa là: 0,15 .108 + 0,4. 143,5 = 73,6 gam 1c/ Kim loại Fe và kim loại khác khi tác dụng với dd muối - Phản ứng của kim loại với dung dịch muối là phản ứng oxi hóa – khử nên thường sử dụng phương pháp bảo toàn mol electron để giải các bài tập phức tạp, khó biện luận như hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với dung dịch chứa hỗn hợp nhiều muối. Các bài tập đơn giản hơn như một kim loại tác dụng với dung dịch một muối, hai kim loại tác dụng với dung dịch một muối,…có thể tính theo thứ tự các phương trình phản ứng xảy ra - Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng để tính khối lượng thanh kim loại sau phản ứng 4 - Từ số mol ban đầu của các chất tham gia phản ứng → biện luận các trường hợp xảy ra - Nếu chưa biết số mol các chất phản ứng thì dựa vào thành phần dung dịch sau phản ứng và chất rắn thu được → biện luận các trường hợp xảy ra - Kim loại khử anion của muối trong môi trường axit thì nên viết phương trình dạng ion thu gọn - Kim loại (Mg → Cu) đẩy được Fe 3+ về Fe 2+ . Ví dụ: Fe + 2Fe 3+ → 3Fe 2+ ; Cu + 2Fe 3+ → Cu 2+ + 2Fe 2+ - Fe + 2Ag + → Fe 2+ + 2Ag. Nếu Fe hết, Ag + còn dư thì: Fe 2+ + Ag + → Fe 3+ + Ag Ví dụ 1 : Nhúng một thanh kim loại M hóa trị II nặng m gam vào dung dịch Fe(NO 3 ) 2 thì khối lượng thanh kim loại giảm 6 % so với ban đầu. Nếu nhúng thanh kim loại trên vào dung dịch AgNO 3 thì khối lượng thanh kim loại tăng 25 % so với ban đầu. Biết độ giảm số mol của Fe(NO 3 ) 2 gấp đôi độ giảm số mol của AgNO 3 và kim loại kết tủa bám hết lên thanh kim loại M. Kim loại M là: A. Pb B. Ni C. Cd D. Zn Giải: Gọi nFe 2+ pư = 2x mol → nAg + pư = x mol M + Fe 2+ → M 2+ + Fe 2x ← 2x → 2x → ∆m↓ = 2x.(M – 56) → % m Kl giảm = 2 ( 56) 100 6 x M m − = (1) M + 2Ag + → M 2+ + 2Ag 0,5x ← x → x → ∆m↑ = 0,5x.(216 – M) → % m Kl tăng = 0,5 .(216 .100 25 x M m − = (2) - Từ (1) ; (2) → 4( 56) 6 216 25 M M − = − => M = 65 ( Zn ) → đáp án D Ví dụ 2: Cho m gam hỗn hợp bột các kim loại Ni và Cu vào dung dịch AgNO 3 dư. Khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc thu được 54 gam kim loại. Mặt khác cũng cho m gam hỗn hợp bột các kim loại trên vào dung dịch CuSO 4 dư, khuấy kĩ cho đến khi phản ứng kết thúc, thu được kim loại có khối lượng bằng (m+0,5) gam. Giá trị của m là: A. 15,5 gam B. 16 gam C. 12,5 gam D. 18,5 gam Giải : Gọi n Ni = x mol ; n Cu = y mol có trong m gam hỗn hợp Ni + 2Ag + → Ni 2+ + 2Ag (1) Cu + 2Ag + → Cu 2+ + 2Ag (2) Ni + Cu 2+ → Ni 2+ + Cu (3) - Từ (3) → (64 – 59).x = 0,5 → x = 0,1 mol (*) - Từ (1) → nAg (1) = 0,2 mol → mAg (1) = 21,6 gam → mAg (2) = 54 – 21,6 = 32,4 gam → nAg (2) = 0,3 mol → y = 0,15 mol (**) 5 - Từ (*) ; (**) → m = 0,1.59 + 0,15.64 = 15,5 gam → đáp án A Ví dụ 3 : Cho 2,24 gam bột sắt vào 200 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm AgNO 3 0,1M và Cu(NO 3 ) 2 0,5M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và m gam chất rắn Y. Giá trị của m là: A. 2,80 gam B. 4,08 gam C. 2,16 gam D. 0,64 gam Giải: nFe = 0,04 mol ; nAg + = 0,02 mol ; nCu 2+ = 0,1 mol Thứ tự các phản ứng xảy ra là: (Fe 2+ /Fe < Cu 2+ /Cu < Fe 3+ < Fe 2+ < Ag + < Ag) Fe + 2Ag + → Fe 2+ + 2Ag (1) 0,01← 0,02 → 0,02 Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu (2) 0,03 → 0,03 Từ (1) ; (2) → mY = 0,02.108 + 0,03.64 = 4,08 gam → đáp án B Ví dụ 4 : Cho m gam bột Fe vào 800 ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO 3 ) 2 0,2M và H 2 SO 4 0,25M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Giá trị của m và V lần lượt là: A. 17,8 và 4,48 B. 17,8 và 2,24 C. 10,8 và 4,48 D. 10,8 và 2,24 Giải : nCu 2+ = 0,16 mol ; n 3 NO − = 0,32 mol ; nH + = 0,4 mol - Các phản ứng xảy ra là: Fe + 4H + + 3 NO − → Fe 3+ + NO + 2H 2 O (1) 0,1 ← 0,4 → 0,1 0,1 0,1 → V NO = 0,1.22,4 = 2,24 lít (*) Fe + 2Fe 3+ → 3Fe 2+ (2) 0,05 ← 0,1 Fe + Cu 2+ → Fe 2+ + Cu (3) 0,16 ← 0,16 - Từ (1) ; (2) ; (3) → nFe pư = 0,1 + 0,05 + 0,16 = 0,31 mol - Hỗn hợp bột kim loại gồm Fe dư và Cu → (m – 0,31.56) + 0,16.64 = 0,6m → m = 17,8 gam (**) **Một số ví dụ khác để các bạn đồng nghiệp tham khảo Câu 1: Cho hỗn hợp A gồm 11,2 gam Fe và 2,4 gam Mg vào dung dịch có chứa 0,1 mol Ag + , 0,15 mol Fe 3+ và 0,15 mol Cu 2+ . Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch B và m gam chất rắn. Giá trị của m là A. 20,4 B.23,6 C.21,8 D. 3,24 Câu 2: Cho hỗn hợp gồm 1,2 mol Mg và x mol Zn vào dung dịch chứa 2 mol Cu 2+ và 1 mol Ag + đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được một dung dịch chứa ba ion kim loại. Trong các giá trị sau đây, giá trị nào của x thoả mãn trường hợp trên: A. 1,8 B. 1,5 C. 1,2 D. 2,0 6 Câu 3 : (Thi thử ĐH lần 2- 2010 THPT Ba Đình) Cho hỗn hợp X dạng bột gồm 0,05 mol Fe và 0,1 mol Al vào 200 ml dung dịch AgNO 3 2,1M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dd Y và chất rắn Z. Dung dịch Y chứa các ion A. Al 3+ , Fe 2+ , Ag + , NO 3 - B. Al 3+ , Fe 3+ , Ag + , 3 NO − C. Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ , NO 3 - D. Al 3+ , Fe 2+ , NO 3 - Câu 4 : Cho m gam Fe tác dụng hết với dung dịch chứa y mol CuSO 4 và z mol H 2 SO 4 loãng, sau phản ứng hoàn toàn thu được khí H 2 , m gam Cu và dung dịch chỉ chứa một chất tan duy nhất. Mối quan hệ giữa y và z là A. y = 7z. B. y = 5z. C. y = z. D. y = 3z. Câu 5: Cho hỗn hợp bột gồm 0,48g Mg và 1,68 gam Fe vào dung dịch CuCl 2 rồi khuấy đều đến phản ứng hoàn toàn thu được 3,12 gam chất rắn không tan X. Số mol CuCl 2 tham gia phản ứng là: A. 0,06mol. B. 0,04mol. C. 0,05mol. D. 0,03mol. Dạng 2: KIM LOẠI SẮT HOẶC HỖN HỢP KIM LOẠI SẮT VÀ KIM LOẠI KHÁC KHI TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT 2a/ Một số chú ý khi giải bài tập: - Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H 2 SO 4 loãng (H + đóng vai trò là chất oxi hóa) thì tạo ra muối có số oxi hóa thấp và giải phóng H 2 : M + nH + → M n+ + n/2H 2 (nH + = nHCl + 2nH 2 SO 4 ) - Kim loại tác dụng với hỗn hợp axit HCl, H 2 SO 4 loãng, HNO 3 → viết phương trình phản ứng dưới dạng ion thu gọn (H + đóng vai trò môi trường, 3 NO − đóng vai trò chất oxi hóa) và so sánh các tỉ số giữa số mol ban đầu và hệ số tỉ lượng trong phương trình xem tỉ số nào nhỏ nhất thì chất đó sẽ hết trước (để tính theo) - Các kim loại tác dụng với ion 3 NO − trong môi trường axit H + xem như tác dụng với HNO 3 - Khi hỗn hợp nhiều kim loại tác dụng với hỗn hợp axit thì dùng định luật bảo toàn mol electron và phương pháp ion – electron để giải cho nhanh. So sánh tổng số mol electron cho và nhận để biện luận xem chất nào hết, chất nào dư - Khi hỗn hợp kim loại trong đó có Fe tác dụng với H 2 SO 4 đặc nóng hoặc HNO 3 cần chú ý xem kim loại có dư không. Nếu kim loại (Mg → Cu) dư thì có phản ứng kim loại khử Fe 3+ về Fe 2+ . Ví dụ: Fe + 2Fe 3+ → 3Fe 2+ ; Cu + 2Fe 3+ → Cu 2+ + 2Fe 2+ - Khi hòa tan hoàn hoàn hỗn hợp kim loại trong đó có Fe bằng dung dịch HNO 3 mà thể tích axit cần dùng là nhỏ nhất → muối Fe 2+ - Kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ ưu tiên phản ứng trước - Nếu đề bài yêu cầu tính khối lượng muối trong dung dịch, ta áp dụng công thức sau: m muối = m cation + manion tạo muối = m kim loại + m anion tạo muối 7 (m anion tạo muối = m anion ban đầu – m anion tạo khí ) - Cần nhớ một số các bán phản ứng sau: 2H + + 2e → H 2 3 NO − + e + 2H + → NO 2 + H 2 O SO 4 2– + 2e + 4H + → SO 2 + 2H 2 O 3 NO − + 3e + 4H + → NO +2H 2 O SO 4 2– + 6e + 8H + → S + 4H 2 O 2 3 NO − + 8e + 10H + → N 2 O + 5H 2 O SO 4 2– + 8e + 10H + → H 2 S + 4H 2 O 2 3 NO − + 10e + 12H + → N 2 + 6H 2 O 3 NO − + 8e + 10H + → NH 4 + + 3H 2 O - Cần nhớ số mol anion tạo muối và số mol axit tham gia phản ứng: n SO 4 2– tạo muối = Σ. a/2. n X (a là số electron mà S +6 nhận để tạo sản phẩm khử X) n H 2 SO 4 phản ứng = 2nSO 2 + 4nS + 5nH 2 S n NO 3 – tạo muối = Σ a.n X (a là số electron mà N +5 nhận để tạo ra sản phẩm khử X) n HNO 3 phản ứng = 2nNO 2 + 4nNO + 10nN 2 O + 12nN 2 2b/ Một số ví dụ minh họa Đối với loại bài toán này nên đưa về 3 trường hợp - Trường hợp 1: Khi Fe hoặc hỗn hợp kim loại Fe và kim loại khác tác dụng với dd HNO 3 loãng , HNO 3 đặc, nóng và H 2 SO 4 đặc, nóng mà các dung dịch axit này đều dư thì muối thu được là Fe 3+ Ví dụ 1: ( Đại học khối A- 2007) Hoà tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp Fe và Cu (tỉ lệ mol 1:1) bằng axit HNO 3 , thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X (gồm NO và NO 2 ) và dung dịch Y (chỉ chứa hai muối và axit dư). Tỉ khối của X đối với H 2 bằng 19. Giá trị của V là. A. 2,24 B. 5,60 C. 3,36 D.4,48 Giải: Như vậy đề bài cho axit dư nên 2 muối thu được là Fe 3+ và Cu 2+ Gọi x là số mol Fe và Cu ta có: 56x + 64 x = 12 => x = 0,1 mol Fe → Fe 3+ + 3e , Cu → Cu 2+ + 2e 0,1 mol 0,3 mol 0,1 mol 0,2 mol Mặt khác: 2 / 19 38 X H X d M= => = Đặt x, y là số mol của NO và NO 2 thì 30x + 46 y = 38 (x+ y) => x = y n e nhận = 3x + y = 4x, n e cho = 0,5 => 4x = 0,5 . Vậy x= 0,125 mol V = 0,125.2. 22.4= 5,6 lít (đáp án B) Ví dụ 2 : (ĐH khối A- 2009) Cho hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 1,92 gam Cu vào 400 ml dung dịch chứa hỗn hợp gồm H 2 SO 4 0,5 M và NaNO 3 0,2 M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Cho V ml dung dịch NaOH 1M vào dung dịch X thì lượng kết tủa thu được là lớn nhất. Giá trị tối thiểu của V là: A. 360 ml B. 240 ml C. 400 ml D. 120 ml 8 Gi ải : nFe = 0,02 mol ; nCu = 0,03 mol → Σ n e cho = 0,02.3 + 0,03.2 = 0,12 mol; nH + = 0,4 mol ; n 3 NO − = 0,08 mol (Ion 3 NO − trong môi trường H + có tính oxi hóa mạnh như HNO 3 ) - Bán phản ứng: 3 NO − + 3e + 4H + → NO + 2H 2 O Do 0,12 0,08 0,4 3 1 4 < < => kim loại kết và H + dư 0,12→ 0,16 → nH + dư = 0,4 – 0,16 = 0,24 mol → Σ nOH – (tạo kết tủa max) = 0,24 + 0,02.3 + 0,03.2 = 0,36 → V = 0,36 lít hay 360 ml → đáp án A Ví dụ 3: Hòa tan hoàn toàn 100 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu , Ag trong dung dịch HNO 3 (dư). Kết thúc phản ứng thu được 13,44 lít hỗn hợp khí Y gồm NO 2 , NO, N 2 O theo tỉ lệ số mol tương ứng là 3 : 2 : 1 và dung dịch Z (không chứa muối NH 4 NO 3 ). Cô cạn dung dịch Z thu được m gam muối khan. Giá trị của m và số mol HNO 3 đã phản ứng lần lượt là: A. 205,4 gam và 2,5 mol B. 199,2 gam và 2,4 mol C. 205,4 gam và 2,4 mol D. 199,2 gam và 2,5 mol Giải : nY = 0,6 mol → nNO 2 = 0,3 mol ; nNO = 0,2 mol ; nN 2 O = 0,1 mol - n 3 NO − tạo muối = n NO 2 + 3.n NO + 8.n N 2 O = 0,3 + 3.0,2 + 8.0,1 = 1,7 mol → m Z = m Kl + m 3 NO − tạo muối = 100 + 1,7.62 = 205,4 gam (1) - 3 HNO n phản ứng = 2.n NO 2 + 4.n NO + 10.n N 2 O = 2.0,3 + 4.0,2 + 10.0,1 = 2,4 mol (2) - Từ (1) ; (2) → đáp án C - Trường hợp 2: Fe hoặc hỗn hợp kim loại Fe và kim loại khác tác dụng với các dung dịch axit trên mà kim loại dư, hoặc lượng axit là tối thiểu thì sản phẩm là muối Fe 2+ Áp dụng Ví dụ 1 : Thể tích dung dịch HNO 3 1M (loãng) ít nhất cần dùng để hoà tan hoàn toàn 18 gam hỗn hợp gồm Fe và Cu trộn theo tỉ lệ mol 1 : 1 là: ( biết phản ứng tạo chất khử duy nhất là NO) A. 1,0 lít B. 0,6 lít C. 0,8 lít D. 1,2 lít Gi ải : nFe = nCu = 0,15 mol - Do thể tích dung dịch HNO 3 cần dùng ít nhất → muối Fe 2+ → ∑ ne cho = 2.(0,15 + 0,15) = 0,6 mol - Theo đlbt mol electron: nH + = nHNO 3 = (0,6.4) : 3 = 0,8 mol → V HNO3 = 0,8 lít Ví dụ 2: Cho 10 gam hỗn hợp Fe, Cu (trong đó Fe chiếm 40% khối lượng) vào dung dịch H 2 SO 4 đặc, đun nóng sau khi phản ứng hoàn toàn thu được dung dịch X, khí Y và còn lại 6,64 gam kim loại chưa tan hết. Khối lượng muối khan tạo thành trong dung dịch là. 9 A. 9,12 gam B. 12,5 gam C. 14,52 gam D. 12 gam Giải Do sau phản ứng còn kim loại chưa tan hết nên chỉ có muối Fe 2+ tạo thành m Fe = 10.40%= 4 gam ; m Fetan = 10 - 6,64 = 3,36 gam m Fe dư = 4- 3,36 = 0,64 gam 3,36 0,06 56 Fe n mol = = Fe 0 -> Fe 2+ + 2e ; S +6 + 2e -> S +4 0,06 0,12 0,06 0,12 Khối lượng muối khan thu được là: 0,06. 96 + 3,36 = 9,12 gam Ví dụ 3: Cho 2,236 gam hỗn hợp A dạng bột gồm Fe và Fe 3 O 4 hoà tan hoàn toàn trong 100ml dd HNO 3 có nồng độ C (mol/l), có 246,4 ml khí NO (đktc) thoát ra. Sau phản ứng còn lại 0,448 gam kim loại. Giá trị của C là. A. 0,5 M B. 0,68 M C. 0,4 M D. 0,72 M Giải Fe + 4 HNO 3 → NO + Fe(NO 3 ) 3 + 2H 2 O x 4x x x 3 Fe 3 O 4 + 28 HNO 3 → NO + 9 Fe(NO 3 ) 3 + 14 H 2 O 3y 28 y y 9y sau đó: 2Fe(NO 3 ) 3 + Fe → 3 Fe(NO 3 ) 2 x + 9y 9 2 x y+ mà x + y = n NO = 0,011 Nên : 56 x + 3y.232 + 9 56 2 x y+ = 2,236- 0,448 = 1,788 => 84 x + 948 y = 1,788 => x= 0,01 mol; y =0,001 mol 3 4 28 0,068 HNO n x y mol= + = => C HNO3 =0,68 M. Về bản chất hoá học thì học sinh viết phương trình phản ứng và có cách giải như trên, Hoặc học sinh chọn cách giải nhanh bằng phương pháp bảo toàn electron như sau: Fe 0 → Fe 2+ + 2e ; Fe 3 O 4 + 2e → 3 Fe 2+ x x 2x y 2y 3y N +5 + 3e → N +2 0,033 0,011 Tổng mol e cho = tổng mol e nhận nên: 2x - 2y = 0,033 (1) Mặt khác : khối lượng Fe và Fe 3 O 4 tan là: 56 x + 232 y = 2,236 - 0,448 = 1,788(2) Giải (1) và (2) ta được y = 0,003 mol; x = 0,0195 mol Vậy 3 3 2 ( ) 2 2( 3 ) 0,011 0,068 HNO Fe NO NO n n n x y mol = + = + + = => C = 0,68M 10 [...]... thấy sự chênh lệch về kết qủa tương đối lớn Vì vậy tôi tiếp tục triển khai sáng kiến kinh nghiệm này ở các lớp còn lại để giúp học sinh học tốt các bài tập về sắt và hợp chất của sắt hoặc dự thi Đại học hoặc thi học sinh giỏi cấp tỉnh, giúp học sinh xác định tốt hướng đi và giải tốt những bài toán về sắt và hợp chất sắt để các bài thi môn Hoá đạt điểm cao hơn Từ đó khuyến khích được học sinh tự tin hơn,... trị của m và a là: A 111,84 gam và 157,44 gam B 111,84 gam và 167,44 gam C 112,84 gam và 157,44 gam D 112,84 gam và 167,44 gam 19 C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Khi học sinh áp dụng cách phân loại và phương pháp giải các bài toán về sắt và hợp chất sắt, kết quả thực hiện cho thấy - Học sinh biết phân loại, hiểu và nắm được đặc điểm của từng dạng toán và tìm ra cách giải phù hợp - Kết hợp nhuần nhuyễn các phương. .. thích môn hoá và tin tưởng hơn vào chính mình, góp phần giúp học sinh ôn luyện chuẩn bị cho kì thi Đại học sắp tới tốt hơn Tuy nhiên việc phân loại là việc làm nghiêm túc đòi hỏi nhiều thời gian, nên trong phạm vi bài viết này tôi chỉ bước đầu phân tích một số dạng bài toán về sắt và hợp chất của sắt trong quá trình hướng dẫn học sinh và ôn luyện chuẩn bị cho kỳ thi vào các trường Đại học, cao đẳng... nhuyễn các phương pháp giải, trình bày bài gọn gàng dễ hiểu - Có khả năng sử dụng kết hợp các phương pháp bổ sung cho nhau để giải quyết các vấn đề cụ thể trong từng bài toán - Đặc biệt với hình thức thi trắc nghiệm hiện nay sẽ giúp học sinh trong thời gian ngắn nhất tìm ra kết quả chính xác nhất, và khi thành thạo các phương pháp giải các loại bài toán về sắt và hợp chất sắt trên thì học sinh khá giỏi... năm 2008 2, Hướng dẫn giải nhanh Bài tập hoá học tập 1,3 Nhà xuất bản ĐHQG Hà Nội Cao Cự Giác 3, Các đề thi thử đại học của các trường THPT Ba Đình, ĐHQG Hà Nội, ĐHKHTN 4, Cơ sở lí thuyết hoá học vô cơ Nhà xuất bản giáo dục Đào Hữu Vinh 5, 1000 bài tập trắc nghiệm trọng tâm và điển hình hoá học vô cơ Nhà xuất bản Đại học sư phạm Phạm ngọc Bằng- Ninh Quốc Tình 5, Báo hoá học và ứng dụng 21 ... D Dạng 4: MỘT SỐ BÀI TOÁN KINH ĐIỂN 4a/ Nội dung tổng quát: M O2 (1) hỗn hợp rắn (M, MxOy) HNO3 ( H 2 SO4 ) M+n + sản phẩm khử 2 m gam m1 gam (n là số oxi hóa cao nhất của M) (M là kim loại Fe hoặc Cu) và dung dịch HNO 3 (H2SO4 đặc, nóng) lấy vừa đủ hoặc dư Loại bài tập này có nhiều cách giải khác nhau, tuy nhiên trong phạm vi bài viết này tôi chỉ đưa ra một cách giải nhanh giúp học sinh nắm vững và. .. Trên cơ sở bài viết này tôi dự định sẽ tiếp tục phát triển rộng hơn, khái quát hơn về bài toán về sắt và hợp chất của sắt ở bậc phổ thông và xây dựng hệ thống câu hỏi bằng hình thức thi trắc nghiệm để học sinh áp dụng Vì điều kiện thời gian làm hạn chế nên bài viết này không tránh khỏi những thi u sót, rất mong các bạn đồng nghiệp tham khảo và đóng góp ý kiến 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, Hoá học lớp 12... thì học sinh khá giỏi sẽ tìm ra các thủ thuật để tìm ra kết quả nhanh hơn Khi dạy về sắt và hợp chất của sắt tôi đã đưa ra thử nghiệm đối với 2 lớp 12D, 12M trong đó lớp 12D tôi đưa sáng kiến này vào dạy, còn lớp 12M không thực hiện thì kết quả kiểm tra trắc nhgiệm 45 phút về sắt và hợp chất sắt ở cả hai lớp nhận được như sau: Lớp Sĩ Số Giỏi Khá TB Yếu kém 12D 40 8 hs 15 hs 13 hs 4 hs đạt: 20% đạt... 0,78 mol Câu 5: ( Thi thử ĐH lần 2- 2010 THPT Ba Đình) Cho hỗn hợp A gồm 0,2 mol Mg và 0,3 mol Fe phản ứng với V lít dd HNO 3 1M thu được dd B và hỗn hợp khí C gồm 0,05 mol; N2O, 0,1 mol NO và còn lại 2,8 gam kim loại Giá trị của V là A 1,22 lít B 1,1 lít C 1,15 lít D 0,9 lít Dạng 3: BÀI TẬP VỀ KIM LOẠI TÁC DỤNG VỚI OXIT KIM LOẠI (PHẢN ỨNG NHIỆT NHÔM) 3a/ Một số chú ý khi giải bài tập: - Phản ứng nhiệt... Cu, CuO và Cu2O Hòa tan hoàn toàn X trong dung dịch H 2SO4 đặc, nóng (dư) thấy thoát ra 3,36 lít khí (ở đktc) Giá trị của m là: A 25,6 gam B 32 gam C 19,2 gam D 22,4 gam Giải : nSO2 = 0,15 mol → y = 0,15.2 = 0,3 mol Theo công thức (2) ta có: m = 0,8.37,6 + 6,4.0,3 = 32 gam → đáp án B Dạng 5: MỘT SỐ BÀI TOÁN PHỨC TẠP KHÁC * Tính oxi hoá của hợp chất sắt 3 Giáo viên phải cho học sinh biết muối sắt 3 thể . một dung dịch chứa ba ion kim loại. Trong các giá trị sau đây, giá trị nào của x thoả mãn trường hợp trên: A. 1,8 B. 1,5 C. 1,2 D. 2,0 6 Câu 3 : (Thi thử ĐH lần 2- 2010 THPT Ba Đình) Cho hỗn. gam Fe. Số mol của HNO 3 có trong dung dịch ban đầu là: A. 0,94 mol. B. 0,64 mol. C. 0,86 mol. D. 0,78 mol. Câu 5 : ( Thi thử ĐH lần 2- 2010 THPT Ba Đình) Cho hỗn hợp A gồm 0,2 mol Mg và 0,3. hợp chất của sắt hoặc dự thi Đại học hoặc thi học sinh giỏi cấp tỉnh, giúp học sinh xác định tốt hướng đi và giải tốt những bài toán về sắt và hợp chất sắt để các bài thi môn Hoá đạt điểm cao