Luyện tập Tính chất hóa học của sắt và hợp chất của sắt

 on tác dụng với ion Fe²⁺ tạo thành Fe³⁺ là Ag⁺

Phương trình ion:

Ag⁺ + Fe²⁺ → Ag + Fe³⁺

Fe₂O₃.nH₂O: quặng hematit nâu;

Fe₂O₃ khan: quặng hematit đỏ;

Fe₃O₄: quặng manhetit;

FeCO₃: quặng xiđerit.

Sắt là kim loại trắng hơi xám, là kim loại nặng (D = 7,9 g/cm³), nóng chảy ở 1540^oC.

Có tính dẫn điện, dẫn nhiệt và có tính nhiễm từ.

=> Sắt là kim loại trắng hơi xám không phải có màu vàng nâu. 

 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

Ta có

Zn, Fe + H₂SO₄ tạo ra MgSO₄, Fe₂(SO₄)₃.

Phương trình phản ứng:

Zn + 2H₂SO₄ → ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O

2Fe + 6H₂SO ₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ ↑ + 6H₂O

Do một phần Fe không tan, nên ta có phương trình

Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄

Nên chất tan trong dung dịch Y gồm: ZnSO₄ và FeSO₄.

 Phương trình phản ứng minh họa

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

3Cu + 8HNO₃ →3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Sau phản ứng Fe dư tiếp tục tác dụng hết với Cu(NO₃)₂, Fe(NO₃)₃ => dung dịch chỉ chứa Fe(NO₃)₂, kim loại dư là Cu

Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu

Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)₂

Sau phản ứng chất tan A đó là Fe(NO₃)₂

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

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

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

Quy hỗn hợp X gồm Fe và O

n_Fe = 11,2 : 56 = 0,2 mol

n_NO2 = 0,1 mol

Quá trình trao đổi electron

Áp dụng bảo toàn electron ta có:

3n_Fe = 2n_O + n_NO2

=> 0,6 = 2x + 0,1 => x = 0,25 mol

=> m = m_Fe + m_O = 11,2 + 0,25.16 = 15,2 gam.

N⁺⁵ + 3e→ N⁺²

     0,12 ← 0,04

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴

     0,06 ← 0,06

Ta có n_{NO3- (muối)} = Σn _{electron nhận}

=> n_NO3- = 3.n_NO + n_NO2 = 0,12 + 0,06 = 0,18 mol

Ta có: m_muối = m_{3 kim loại} + m_NO3-

m_muối = 3,58 + 0,18.62 = 14,74 (g)

Theo chiều từ trái qua phải tính oxi hóa của ion kim loại tăng dần và tính khử của kim loại giảm dần. Do đó  Fe²⁺ oxi hoá được Cu  => Sai

Nhóm Cu, Fe, Al => Sai vì Cu không phản ứng với HCl nhưng Cu lại phản ứng với HNO₃ đặc nguội

Nhóm Fe, Mg, Al => Đúng vì cả 3 đều phản ứng với HCl nhưng bị thụ động hóa trong HNO₃ đặc nguội

Nhóm Cu, Pb, Ag => Sai vì Ag, Cu không phản ứng với HCl và phản ứng được với HNO₃ đặc, nguội

Nhóm Fe, Mg, Al => Sai vì Mg phản ứng với HNO₃ đặc, nguội.

n_HCl = 0,1. 2 = 0,2 (mol)

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂ (1)

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ (2)

Từ (1) và (2) n_H2 = 1/2n_HCl = 0,1 (mol)

Theo định luật bảo toàn khối lượng

m_{hỗn hợp} + m_axit = m_muối + m_hidro

=> m_muối = 5,6 + 0,2.36,5 - 0,1.2 = 12,7 gam

Số mol của sắt bằng:

n_Fe = 0,3 mol.

Phương trình phản ứng

Fe + 4HNO₃→ Fe(NO₃)₃ + NO↑+ 2H₂O

=> n_NO = 0,3 mol

=> V_NO = 0,3.22,4 = 6,72 lít.

Dung dịch FeSO₄ không làm mất màu dung dịch CuCl₂

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2 MnSO₄ + 8H₂O

FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄+ 7H₂O

SO₂+ Br₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄

Ban đầu tạo Fe(OH)₂ có màu trắng xanh:

Phương trình phản ứng xảy ra

FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂ (trắng xanh) + 2NaCl

Sau đó Fe(OH)₂ bị O₂ (trong dung dịch và không khí) oxi hóa thành Fe(OH)₃ có màu nâu đỏ:

Fe(OH)₂+ 1/4O2 + 1/2H₂O → Fe(OH)₃ (nâu đỏ)

Vậy hiện tượng là tạo kết tủa trắng xanh, sau đó chuyển nâu đỏ.

Chất phản ứng được với dung dịch NaOH tạo kết tủa nâu đỏ là: FeCl₃. 

Phương trình phản ứng minh họa:

2FeCl₃ + 3Ca(OH)₂ → 2Fe(OH)₃ + 3CaCl₂ 

Fe(OH)₃↓: kết tủa màu nâu đỏ

Phương trình phản ứng

8Fe + 30HNO₃ → 8Fe(NO₃)₃ + 3N₂O + 15H₂O

n_Fe = 5,6:56 = 0,1 mol

Theo phương trình

→ n_N2O = 3/8n_Fe= 0,1.3/8 = 0,0375 mol

→ V = 0,0375. 22,4 = 0,84 lít