Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Sắt và hợp chất của sắt (Hóa học Lớp 12)

$$X_{23,18(g)}\{\begin{array}{l}Fe\\ Mg\\ Fe(N{O}_3{)}_3\end{array}+\{\begin{array}{l}{H}_{2}S{O}_4:0,46\\ NaN{O}_3:0,01\end{array}\to \{\begin{array}{l}dd{Y}_{58,45(g)}\{\begin{array}{l}F{e}^{2+},F{e}^{3+},M{g}^{2+}:a^{(g)}\\ N{H}_4^{+}:b^{(mol)}\\ N{a}^{+}:0,01\\ S{O}_4^{2-}:0,46\end{array}\\ Khi.Z:2,92(g)\end{array}-\stackrel{+NaOH:0,91}{\to }29,18(g)\downarrow \{\begin{array}{l}F{e}^{2+},F{e}^{3+},M{g}^{2+}\\ O{H}^{-}:0,91-b\end{array}$$
Ta thấy $\left(2n_{F{e}^{2+}}+3n_{F{e}^{3+}}+2n_{M{g}^{2+}}\right)+n_{N{H}_4^{+}}=n_{O{H}^{-}}=0,91$ mol
Check điện tích thì thấy: $2n_{F{e}^{2+}}+3n_{F{e}^{3+}}+2n_{M{g}^{2+}}+n_{N{H}_4^{+}}+n_{N{a}^{+}}=2n_{S{O}_4^{2-}}$ $\Rightarrow$ dd Y không chứa $N{O}_3^{-}$.
Đặt $m_{Fe,Mg}=a(g)$ và $n_{N{H}_4^{+}}=b$ mol.
Giải hệ m muối = a + 18b + 0,01.23 + 0,46.96 = 58,45 và m kết tủa = a + 17.(0,91 - b) = 29,18
$\Rightarrow$ a = 13,88 và b = 0,01.
$\Rightarrow m_{N{O}_3(X)}=m_X-m_{Fe,Mg}=9,3$ gam $\Rightarrow n_{N{O}_3(X)}=0,15$ mol $\Rightarrow n_{Fe(N{O}_3{)}_3}=0,05$ mol
$\Rightarrow \%m_{Fe(N{O}_3{)}_3}=52,2\%$.
Chọn C.

(AI giải đề cho tôi) NaOH tác dụng với FeSO${}_4$ tạo kết tủa Fe(OH)${}_2$ màu trắng hơi xanh: FeSO${}_4$ + 2NaOH → Fe(OH)${}_2$↓ + Na${}_2$SO${}_4$. Các phương án khác: CuCl${}_2$/CuSO${}_4$ tạo Cu(OH)${}_2$ màu xanh; FeCl${}_3$ tạo Fe(OH)${}_3$ màu nâu đỏ.

(AI giải đề cho tôi) Trong FeS, Fe có hóa trị II và S có hóa trị II, nên tên gọi là sắt (II) sunfua.

Chọn C
$$\mathrm{FeS}{\mathrm{O}}_4+2NaOH\to \mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{Fe}(\mathrm{OH}{)}_2\downarrow$$

Chọn B

Chọn A
Bước 1: Tính số mol các khí trong Z
Z gồm CO${}_2$: b mol; N${}_2$: a mol và NO: 4a mol
m${}_Z$ = 43,2-35,84 = 7,36 gam hay n${}_Z$ = 7,36: 36,8 = 0,2 mol
n${}_Z$ = 5a + b = 0,2 và m${}_Z$ = 148a + 44b = 7,36 nên a = 0,02 và b = 0,1 mol
Bước 2: Tính số mol các chất trong X
43,2 gam
Fe${}_3$O${}_4$

Mg + HCl + HNO${}_3$ — → H${}_2$O + (CO${}_2$ + NO + N${}_2$) + dd Y(Mg${}^{2+}$, Fe${}^{2+}$, Fe${}^{3+}$, NH${}_4^{+}$, H${}^{+}$, Cl${}^{-}$) (1)
FeCO${}_3$ 0,14 0,1 0,08 0,02

Ag${}^{+}$ + Cl${}^{-}$ — → AgCl ↓ (2)
3Fe${}^{2+}$ + 4H${}^{+}$ + NO${}_3^{-}$ — → 3Fe${}^{3+}$ + NO + H${}_2$O (3)
Ag${}^{+}$ + Fe${}^{2+}$ — → Fe${}^{3+}$ + Ag ↓ (4)
Từ (1): Bảo toàn C: FeCO${}_3$: 0,1 mol
Bảo toàn N: NH${}_4^{+}$: 0,02 mol

X gồm Fe${}_3$O${}_4$: a mol; Mg: b mol và FeCO${}_3$: 0,1 mol nên 232a + 24b = 43,2 - 0,1.116 = 31,6 (I)
Từ (3) thì n${}_{H^{+}}$ trong Y = 0,025.4 = 0,1 mol
Y gồm:
Mg${}^{2+}$: b mol; NH${}_4^{+}$: 0,02 mol; H${}^{+}$: 0,1 mol; Fe${}^{2+}$: c mol; Fe${}^{3+}$: (3a+ 0,1-c) mol và Cl${}^{-}$: 9a+2b-c+ 0,42 mol
(bảo toàn diện tích)
Nhiệm vụ H${}^{+}$: n${}_{HCl}$ + n${}_{HNO3}$ = 8n${}_{Fe3O4}$ + 2n${}_{CO2}$ + 4n${}_{NO}$ + 12n${}_{N2}$ + 10n${}_{NH4+}$ + n${}_{H^{+}}$ trong Y
n${}_{HCl}$ = 8a + 0,2 + 0,32 + 0,24 + 0,2 + 0,1 - 0,14 = 8a + 0,92
Bảo toàn Cl: n${}_{HCl}$ = n${}_{C{l}^{-}}$ trong Y nên 8a + 0,92 = 9a + 2b - c + 0,42 hay a + 2b - c = 0,5 (II)
Từ (1), (2) và (3) thì kết tủa gồm: AgCl: (8a + 0,92) mol
Ag: (c- 0,075) mol
143,5 (8a + 0,92) + 108 (c-0,075) = 271,12
1148a + 108c = 147,2 (III)
Từ (I), (II) và (III) thì a = 0,1 b = 0,35 c = 0,3
Bước 3: Tính C\%
n${}_{HCl}$ = 8a + 0,92 = 1,72 mol nên m${}_{ddaxit}$ = 1,72.36,5: 10.100 = 627,8 gam
Bảo toàn khối lượng: m${}_{ddY}$ = 43,2 + 627,8 – 7,36 = 663,64 gam
C${}_{\%FeCl2}$ = 0,3.127: 663,64.100 = 5,74\%

(AI giải đề cho tôi)
Hỗn hợp FeO và Fe${}_3$O${}_4$ chứa cả Fe(II) và Fe(III). Muốn chỉ thu được muối Fe(III), dung dịch phải vừa tan được oxit vừa có khả năng oxi hóa Fe(II) lên Fe(III).

- HNO${}_3$ đặc, nóng là chất oxi hóa mạnh, oxi hóa Fe(II) thành Fe(III):
$$3FeO+10HN{O}_3(đặc,n\acute{o}ng)\to 3Fe(N{O}_3{)}_3+NO\uparrow +5H_{2}O$$
$$3F{e}_3{O}_4+20HN{O}_3(đặc,n\acute{o}ng)\to 9Fe(N{O}_3{)}_3+NO\uparrow +10H_{2}O$$
Cả hai phản ứng chỉ tạo muối Fe(III) là Fe(NO${}_3$)${}_3$.

- HCl, H${}_2$SO${}_4$ loãng, NaHSO${}_4$ chỉ có tính axit, không oxi hóa được Fe(II):
$$FeO+2HCl\to FeC{l}_2+H_{2}O$$
$$F{e}_3{O}_4+8HCl\to FeC{l}_2+2FeC{l}_3+4H_{2}O$$
Thu được hỗn hợp muối Fe(II) và Fe(III), không thỏa mãn.

Vậy chọn A, khớp với đáp án nguồn (61-A).

(AI giải đề cho tôi)
Xét khả năng khử về kim loại tương ứng: K, Al là kim loại rất mạnh (đứng trước Al trong dãy hoạt động hóa học) nên ion K${}^{+}$, Al${}^{3+}$ có tính oxi hóa rất yếu. Fe${}^{3+}$ có thể oxi hóa được Cu (Fe${}^{3+}$ + Cu → Fe${}^{2+}$ + Cu${}^{2+}$), chứng tỏ Fe${}^{3+}$ có tính oxi hóa mạnh hơn Cu${}^{2+}$. Vậy ion có tính oxi hóa mạnh nhất là Fe${}^{3+}$. Đáp án khớp với đáp án nguồn (43-B).

Dung dịch Z chứa $A{l}^{3+}$ (0,3 mol), $F{e}^{2+}$, $F{e}^{3+}$, $H^{+}$ dư, $C{l}^{-}$.

Kết tủa gồm AgCl và Ag trong đó: $n_{AgCl}=n_{C{l}^{-}}=1,9$ mol ⇒ $n_{Ag}=0,075$ mol

— $\stackrel{BT:e}{\to }$ $n_{F{e}^{2+}}=3n_{NO}+n_{Ag}=0,15$ mol và $n_{H^{+}}=4n_{NO}=0,1$ mol

— $\stackrel{BT:DT(Z)}{\to }$ $3n_{F{e}^{3+}}+3n_{A{l}^{3+}}+2n_{F{e}^{2+}}+n_{H^{+}}=n_{C{l}^{-}}$ ⇒ $n_{F{e}^{3+}}=0,2$ mol

— $\stackrel{BT:H}{\to }$ $n_{H_{2}O}=\frac{1,9+0,15-0,1}{2}=0,975$ mol — $\stackrel{BT:KL}{\to }$ $m_T=9,3$ gam

$$\{\begin{array}{l}{n}_{NO}+n_{N_{2}O}=0,275\\ 30n_{NO}+44n_{N_{2}O}=9,3\end{array}\Rightarrow \{\begin{array}{l}{n}_{NO}=0,2\text{ mol}\\ n_{N_{2}O}=0,075\text{ mol}\end{array}$$

— $\stackrel{BT:N}{\to }$ $n_{Fe(N{O}_3{)}_2}=0,1$ mol ⇒ $\%m_{Fe(N{O}_3{)}_2}=41,57\%$

Đáp án B

Đáp án C

$FeC{l}_3$ không phản ứng với dung dịch $H_{2}S{O}_4$ loãng

- Cho $FeC{l}_3$ vào dung dịch $AgN{O}_3$ dư tạo muối sắt (III) → A sai.

$FeC{l}_3+3AgN{O}_3\to Fe(N{O}_3{)}_3+3AgCl\downarrow$

- Cho FeO vào dung dịch $HN{O}_3$ loãng, dư tạo muối sắt (III) → B sai.

$3FeO+10HN{O}_3\to 3Fe(N{O}_3{)}_3+NO\uparrow +5H_{2}O$.

- Cho Fe vào dung dịch $F{e}_2(S{O}_4{)}_3$, tạo muối sắt (II) → C đúng.

$Fe+F{e}_2(S{O}_4{)}_3\to 3FeS{O}_4$.

- Cho $F{e}_2{O}_3$ vào dung dịch $H_{2}S{O}_4$ loãng, tạo muối sắt (III) → D sai.

$F{e}_2{O}_3+3H_{2}S{O}_{4(lo\tilde{a}ng)}\to F{e}_2(S{O}_4{)}_3+3H_{2}O$.

(AI giải đề cho tôi)
nFe = 7,84/56 = 0,14 mol. Khối lượng tăng 10,24 − 7,84 = 2,4 gam = 0,15 mol O nguyên tử (từ O₂), tức O₂ đã nhận 0,15 × 2 = 0,30 mol electron. Khi nung, Fe bị oxi hóa một phần; tổng electron Fe có thể nhường khi lên hóa trị +3 là 0,14 × 3 = 0,42 mol. Khi cho X tác dụng với HNO₃ loãng dư, Fe trong X (hóa trị trung bình +2,14) bị oxi hóa lên +3, phần electron còn lại nhường cho N⁺⁵ → NO: n(e) = 0,42 − 0,30 = 0,12 mol. Vì N⁺⁵ → N⁺² nhận 3e nên nNO = 0,12/3 = 0,04 mol → V = 0,04 × 22400 = 896 ml. Đáp án D, trùng với đáp án nguồn.

$X\{\begin{array}{l}Fe:0,1mol\\ Fe(N{O}_3{)}_2:0,15mol\\ Al\end{array}\stackrel{+HCl0,61}{\to }\{\begin{array}{l}47,455gamY\{\begin{array}{l}\{F{e}^{2+};F{e}^{3+}\}0,25mol\\ A{l}^{3+}\\ N{H}_4^{+}:0,01mol\\ C{l}^{-}:0,61mol\\ N{O}_3^{-}dư:0,17mol\end{array}\\ 0,105molZ\{\begin{array}{l}NO:0,09\\ N_{2}O:0,015\end{array}\end{array}$

$n_{N{H}_4^{+}}=\frac{n_{H^{+}}-4n_{NO}-10n_{N_{2}O}}{10}=\frac{0,61-4.0,09-10.0,015}{10}=0,01mol$

$\stackrel{BT.N}{\to }{n}_{N{O}_3^{-}(Y)}=2n_{Fe(N{O}_3{)}_2}-n_{N{H}_4^{+}}-n_{NO}-2n_{N_{2}O}=2.0,15-0,01-0,09-2.0,015=0,17mol$

→ $m_{Al}=m_{A{l}^{3+}(Y)}=47,455-56.0,25-18.0,01-35,5.0,61-62.0,17=1,08gam$

FeSO4: muối sắt (II) sunfat thuộc loại hợp chất sắt (II).

“Khử cho (electron) – o (oxi hóa) nhận (electron)” → ở phản ứng đáp án D:
$$3FeO+10HN{O}_3\to 3Fe(N{O}_3{)}_3+5H_{2}O+NO.$$
$F{e}^{2+}$ (trong FeO) → $F{e}^{3+}$ (trong $Fe(N{O}_3{)}_3$) + 1e → oxit sắt (II) có tính khử.

(AI giải đề cho tôi)
Gọi a, b, c, d lần lượt là số mol Mg, Fe(NO_3)_3, FeCl_2, Fe_3O_4 trong X.

**Giai đoạn 1:** Mg không tạo H_2 (Z chỉ có NO, N_2O) nên Mg chỉ khử Fe^{3+}; Fe_3O_4 tan trong HCl không có oxi hóa – khử. Số electron nhường bằng số electron nhận:
$$2a+f=3(0,08)+8(0,06)=0,72$$ (f là mol Fe^{2+} bị oxi hóa thành Fe^{3+} ở giai đoạn 1).

H^+ tiêu: 4.0,08 + 10.0,06 + 8d = 0,92 + 8d, nên HCl dư h = 1,82 − 0,92 − 8d = 0,9 − 8d (mol).

**Giai đoạn 2 (AgNO_3 dư):** Fe^{2+} còn lại (c + d − f) bị oxi hóa bởi cả Ag^+ (g mol, tạo Ag kết tủa) và NO_3^- (tạo 0,045 mol NO):
$$c+d-f=g+3(0,045)=g+0,135$$
Kết tủa: $143,5(2c+1,82)+108g=298,31\Rightarrow 287c+108g=37,14$.

**Cô cạn Y:** HCl dư bay hơi; muối khan gồm cation (Mg^{2+}, Fe tổng = 3b + c + 3d) với Cl^− (trừ phần HCl bay hơi) và NO_3^- dư (3b − 0,2):
$$24a+56(3b+c+3d)+35,5(2c+1,82-h)+62(3b-0,2)=97,86$$
$$\Rightarrow 24a+354b+127c+452d+20,26=97,86$$

Kết hợp khối lượng X: $24a+242b+127c+232d=56,36$, trừ nhau được:
$$112b+220d=21,24$$

Thử c = 0,12 (tương ứng đáp án B): $287(0,12)+108g=37,14\Rightarrow g=0,025$, suy ra $c+d-f=0,16\Rightarrow f=d-0,04\Rightarrow a=0,38-d/2$.
Thay vào khối lượng X: $242b+220d=32$, kết hợp $112b+220d=21,24$:
$$65b=5,38\Rightarrow b=0,08277;d=0,05441;a=0,35280$$
Kiểm tra: khối lượng X = 8,467 + 20,030 + 15,24 + 12,623 = 56,36 g ✓; h = 0,9 − 8d = 0,465 > 0 ✓; cân bằng electron ✓; kết tủa 295,61 + 2,70 = 298,31 g ✓; muối khan 97,86 g ✓.

$$\%FeC{l}_2=\frac{127\times 0,12}{56,36}\times 100=\frac{15,24}{56,36}\times 100=27,04\%$$