Luyện tập Hợp chất của sắt

 Phương trình phản ứng

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Fe⁰ → Fe⁺² + 2e => quá trình oxi hóa Fe

Cu⁺² + 2e→ Cu⁰ => quá trình khử Cu²⁺

Vậy Fe là chất khử, Cu²⁺ là chất oxi hóa

n_FeCl3 = 0,15 mol => m_{Fe tối đa sinh ra}= 0,15 . 56 = 8,4 gam > 3,92 gam

=> chất rắn chỉ có Fe, còn Zn đã phản ứng hết.

Phương trình phản ứng:

Zn + 2FeCl₃ → ZnCl₂ + 2FeCl₂ (1)

Zn + FeCl₂ → ZnCl₂ + Fe (2)

n_Fe = n_cr = 3,92 : 56 = 0,07 mol

FeCl₃ phản ứng với Zn tạo thành Fe và FeCl₂

n_FeCl2 = 0,15 – 0,07 = 0,08 mol

Bảo toàn electron:

2n_Zn = 3n_Fe+ n_FeCl2 => n_Zn = 0,145 mol

=> m =  0,145. 65 = 9,425 gam.

n_Fe = 0,045 mol

n_CO2 = 0,06 mol

Áp dụng bảo toàn nguyên tố ta có:

n_{O (oxit)} = n_CO2 = 0,06 mol

Xét tỉ lệ ta có:

n_Fe : n_O = 0,045 : 0,06 = 3 : 4

Công thức oxit sắt là Fe₃O₄

n_H2 = 0,15 mol,

n_HCl = 0,7 mol

Quy đổi hỗn hợp ban đầu thành Fe và O

Theo định luật bảo toàn nguyên tố H ta có:

n_H(HCl)= n_H(H2) + n_H(H2O)

=> n_H(H2O) = 0,7- 0,15.2 = 0,4 mol

=> n_H2O = 0,4:2 = 0,2 mol

=> n_O(H2O) = n_H2O = 0,2 mol

Bảo toàn nguyên tố Fe và O ta có

n_{O (X)} = n_{O (H2O)} = 0,2 mol

=> m_O = 0,2. 16 = 3,2 gam

m_Fe = m_M - m_O(H2O) = 20 - 16.0,2 = 16,8 gam

=> n_Fe = 0,3 mol

Chất rắn B thu được là Fe₂O₃

=> n_Fe2O3 = 1/2n_Fe = 0,3 : 2 = 0,15 mol

=> m_rắn =160.0,15 = 24 gam

FeCl₂ vừa có tính khử, vừa có tính oxi hóa ⇒ Đúng vì Fe²⁺ có số oxi hóa trung gian.

Trong các phản ứng, FeCl₃ chỉ thể hiện tính oxi hóa ⇒ Sai vì Fe³⁺ có thể xuống Fe còn Cl- có thể lên Cl₂.

Cl₂ oxi hóa được Fe đến số oxi hóa +3 ⇒ Đúng theo tính chất của Cl₂.

Trong dung dịch, cation Fe²⁺ kém bền hơn cation Fe³⁺ ⇒ Đúng vì Fe²⁺ dễ bị oxi hóa thành Fe³⁺.

2FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃ + 3NaCl.

Là phản ứng là phản ứng trao đổi ion. 

A. FeCl₃ + 3NaOH → 3NaCl + Fe(OH)₃↓⇒ Fe mang hóa trị III.

B. FeO + 2HCl → FeCl₂ + H₂O ⇒ Fe mang hóa trị II.

C. 2Fe(OH)₃ Fe₂O₃ + 3H₂O ⇒ Fe mang hóa trị III.

D. 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃↓ ⇒ Fe mang hóa trị III.

Phản ứng xảy ra khi đốt cháy sắt trong không khí là

3Fe + 2O₂ Fe₃O₄

Cho hỗn A gồm FeO và Fe tan vừa đủ vào dung dịch H₂SO₄

Phương trình phản ứng hóa học

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

FeO + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂O

=> n_Fe = n_H2 = 0,2 mol

=> n_FeO = 0,3 – 0,2 = 0,1 mol

Bảo toàn Fe: n_Fe + n_FeO = 3n_Fe3O4

=> n_Fe3O4 = 0,1 mol => m_Fe3O4 = 0,1. 232 = 23,2 gam

Phương trình phản ứng minh họa

Fe + HCl → FeCl₂ + H₂

Phương trình phản ứng minh họa

Fe + dung dịch AgNO₃ dư

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag

Fe(NO₃)₂ + AgNO_{3 dư} → Fe(NO₃)₃ + Ag

Fe + dung dịch Cu(NO₃)₂

Fe + Cu(NO₃)₂ → Cu + Fe(NO₃)₂

FeO + dung dịch HNO₃

3FeO + 10HNO ₃ → 3Fe(NO ₃ ) ₃ + NO + 5H ₂ O

FeS + dung dịch HNO₃

FeS + 6HNO₃ → 2H₂O + H₂SO₄ + 3NO↑ + Fe(NO₃)₃

 Dung dịch FeCl₂ tác dụng được với Cl₂.

2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃

Quy hỗn hợp X gồm Fe và O với số mol lần lượt là x và y mol

=> m_Fe + m_O = 56x + 16y = 19,2 (1)

n_NO = 0,1 mol

Quá trình trao đổi electron

Áp dụng bảo toàn electron ta có:

3n_Fe = 2n_O + 3n_NO

=> 3x = 2y + 3.0,1 (2)

Từ (1) và (2)

=> x = 0,27 mol; y = 0,255 mol

=> m = m_Fe = 0,27.56 = 15,12 gam

n_Fe2O3 = 16:160 = 0,1 mol

Phương trình nhiệt phân Fe(NO₃)₂

2Fe(NO₃)₂ → Fe₂O₃ + 4NO₂ + 1/2O₂

0,2 ←             0,1 → 0,4 → 0,05

=> n_{khí (NO2, O2)} =0,4 + 0,05 = 0,45 mol

=> V_khí = 0,45.22,4 = 10,08 lít

m_muối = 180.0,2 = 36 gam.

Kim loại không phản ứng được với dung dịch FeCl₃ là Ag

+ Nhận thấy cặp oxh–khử Fe³⁺/Fe²⁺ đứng trước cặp oxh– khử Ag⁺/Ag.

⇒ Theo quy tắc α thì Ag không tác dụng với dung dịch FeCl₃

Muối khan thu được sau phản ứng là Fe₂(SO₄)₃

n _{muối khan} = 120 : 400 = 0,3 mol

nSO2 = 0,1 mol

n_Fe³⁺ = 2.n_Fe2(SO4)3 = 0,3. 2 = 0,6 mol

Gọi số oxi hóa của Fe trong oxit là +n

Ta có:

Fe⁺ⁿ → Fe⁺³ + (3 -n)e

0,6 → 0,6. (3 - n)

S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴

0,2 ← 0,1

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:

0,6. (3 -n) = 0,2

=> n = 8/3

Vậy oxit sắt cần tìm là Fe₃O₄

Phương trình phản ứng xảy ra

4Fe(NO₃)₂  2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂ (1)

2Fe(OH)₃ Fe₂O₃ + 3H₂O (2)

FeCO₃ FeO + CO₂↑ (3)

4FeO + O₂ 2Fe₂O₃ (4)

Lượng O₂ sinh ra từ phản ứng nhiệt phân Fe(NO₃)₂ đủ để oxi hóa hết lượng FeO sinh ra từ phản ứng (3). 

Sau phản ứng chỉ thu được một chất rắn nên chất rắn đó phải là Fe₂O₃.

 Phương trình phản ứng

3K₂CO₃ + 2FeCl₃ + 6H₂O → 6KCl + 2Fe(OH)₃ + 3CO₂

Hiện tượng có sủy bọt khí CO₂ và xuất hiện kết tủa màu đỏ nâu Fe(OH)₃

Để nhận biết sự có mặt của Fe trong hỗn hợp gồm Fe và Ag có thể dùng dung dịch: H₂SO₄ đặc, nguội vì Fe bị thụ động trong dung dịch H₂SO₄ đặc nguội còn Ag thì phản ứng được với H₂SO₄ đặc nguội.

Phương trình hóa học minh họa

2Ag + 2H₂SO₄→ Ag₂SO₄ + SO₂ + 2H₂O.