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

$$F{e}_3{O}_4+8HCl\Rightarrow FeC{l}_2+2FeC{l}_3+4H_{2}O$$
x -> 2x
$$Cu+2FeC{l}_3\to CuC{l}_2+2FeC{l}_2$$
x <- 2x
Chất rắn còn lại chắc chắn là Cu
=> m_{phản ứng} = 232x + 64x = 50 - 20,4
=> $x=0,1$ mol
=> $m_{Cu(X)}=50-232.0,1=26,8$ g
⇒ $m{\%}_{Cu(X)}=53,6\%$
=> Đáp án B

Đáp án A. Phân tích : Khi nung nóng hỗn hợp Fe(OH)${}_2$ và BaSO${}_4$ ngoài không khí thì chất rắn thu được là : Fe${}_2$O${}_3$ và BaSO${}_4$
Ta có : $4Fe(OH{)}_2+O_2\to 2F{e}_2{O}_3+4H_{2}O$
$\to m=m_{F{e}_2{O}_3}+m_{BaS{O}_4}=0,1.160+0,1.233=39,3(gam)$
Chú ý : Khi nung ngoài không khí thì Fe(OH)${}_2$ sẽ sinh ra Fe${}_2$O${}_3$ vì có phản ứng giữa FeO với O${}_2$ .

Đáp án B.
$$Tac\acute{o}:\frac{n_{FeC{l}_3}}{n_{CuC{l}_2}}=\frac{2n_{F{e}_2{O}_3}}{n_{CuO}}=\frac{1}{2}\Rightarrow \frac{n_{F{e}_2{O}_3}}{n_{CuO}}=\frac{1}{2}\Rightarrow \%CuO=\frac{80.3}{80.2+160}=50\%$$
$$\Rightarrow \%F{e}_2{O}_3=50\%$$

$$\text{Quặng sa˘ˊt}+HN{O}_3\stackrel{t^0}{\to }\{\begin{array}{l}N{O}_2(\text{khıˊ duy nhaˆˊt thoaˊt ra})\\ \text{dung dịch X}\stackrel{+BaC{l}_2}{\to }\text{khoˆng keˆˊt tủa}\end{array}$$
Quặng manhetit (Fe${}_3$O${}_4$), quặng Hematit đỏ (Fe${}_2$O${}_3$), quặng Hematit nâu (Fe${}_2$O${}_3$.nH${}_2$O), quặng xiderit (FeCO${}_3$), quặng pirit (FeS${}_2$).
Vậy quặng sắt đã hòa tan là quặng manhetit (Fe${}_3$O${}_4$). (Nguồn trang 97 ghi 'Câu 21: Đáp án B' với nhãn 'Phân tích:' trống; khối nội dung giải thích phía sau bị in lệch dưới nhãn 'Câu 22' nhưng nội dung thuộc Câu 21)

Câu 27: Đáp án A (theo lời giải chi tiết nguồn, trang 98).

Phân tích: Fe, Fe${}_3$O${}_4$, Cu, CuO (33,2 gam) + HCl (1 mol) → 1,6 g chất rắn (Cu), H${}_2$ 0,1 mol, dung dịch Y. Cho AgNO${}_3$ dư vào dung dịch Y: m gam kết tủa và 0,025 mol NO.

n${}_{Cudư}$ = 1,6/64 = 0,025 mol; n${}_{H_2}$ = n${}_{Fe}$ = 0,1 mol.

Đặt số mol của Fe${}_3$O${}_4$ là a (mol) và số mol CuO là b (mol).
Ta có: Fe${}_3$O${}_4$ + 8HCl → FeCl${}_2$ + 2FeCl${}_3$ (a, 8a, a, 2a); Cu + 2FeCl${}_3$ → CuCl${}_2$ + 2FeCl${}_2$ (a ← 2a).

Suy ra trong 33,2 g hỗn hợp X có n${}_{Cu}$ = a + 0,025 (mol) → 33,2 = 0,1.56 + 232a + (a + 0,025).64 + 80b → 296a + 80b = 26 (1).

Vì khi cho AgNO${}_3$ dư vào dung dịch Y thấy thoát ra khí NO nên HCl chắc chắn còn dư → n${}_{HCldư}$ = 1 - 2n${}_{H_2}$ - 8n${}_{F{e}_3{O}_4}$ - 2n${}_{CuO}$ = 1 - 0,2 - 8a - 2b = 0,8 - 8a - 2b.

Ta có: 3Fe${}^{2+}$ + 4H${}^{+}$ + NO${}_3^{-}$ → 3Fe${}^{3+}$ + NO + 4H${}_2$O (I) với 0,075 ← 0,1 → 0,025.
→ n${}_{HCldư}$ = 0,1 mol → 8a + 2b = 0,7 (2).

Từ (1) và (2) ta có a = 1/12 (mol) và b = 1/60 (mol).

Suy ra dung dịch Y gồm: HCl dư 0,1 mol; FeCl${}_2$ 0,35 mol; CuCl${}_2$ 0,1 mol.

Từ phương trình (I), ta thấy FeCl${}_2$ dư 0,275 mol nên ta có thêm phản ứng: Ag${}^{+}$ + Fe${}^{2+}$ → Fe${}^{3+}$ + Ag↓ → n${}_{Ag}$ = 0,275 mol và n${}_{AgCl}$ = n${}_{C{l}^{-}}$ = n${}_{HClbanđ\grave{\hat{a}}u}$ = 1 mol.

m = 0,275.108 + 1.(108 + 35,5) = 173,2 (gam).

Vậy m = 173,2 gam.

Chú ý: Ta thường quên phản ứng Ag${}^{+}$ + Fe${}^{2+}$ → Fe${}^{3+}$ + Ag nên tính thiếu lượng kết tủa Ag.

(AI giải đề cho tôi)
Fe3O4 tan trong HCl: Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O. Cu phản ứng với FeCl3: Cu + 2FeCl3 → CuCl2 + 2FeCl2. Vì Y chỉ chứa hai chất tan (FeCl2 và CuCl2) nên FeCl3 phản ứng hết, chất rắn còn lại 16,32 g là Cu dư. Gọi a = mol Fe3O4, do mỗi mol Fe3O4 tạo 2 mol Fe3+ cần 1 mol Cu nên mol Cu phản ứng = a. Khối lượng tan: 232a + 64a = 40 − 16,32 = 23,68 → a = 0,08 mol. Vậy Y chứa: FeCl2 = a + 2a = 0,24 mol; CuCl2 = 0,08 mol; n_Cl− = 2·0,24 + 2·0,08 = 0,64 mol. Cho AgNO3 dư: Cl− + Ag+ → AgCl ↓ (0,64 mol = 91,84 g); đồng thời Ag+ còn oxy hóa Fe2+ (E° Ag+/Ag = 0,80 V > E° Fe3+/Fe2+ = 0,77 V): Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag ↓, tạo 0,24 mol Ag = 25,92 g. m = 91,84 + 25,92 = 117,76 ≈ 118 gam.

Câu 38: Đáp án A (nguồn: hướng dẫn giải chi tiết, trang 101).
Phân tích:
Fe + CuSO${}_4$ → FeSO${}_4$ + Cu (1)
0,2 ← 0,2 → 0,2
Vì phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng chất rắn X có khả năng hòa tan HCl tạo khí H${}_2$ nên sau phản ứng (1) Fe dư. Do chất rắn X chia làm 2 phần không bằng nhau nên ta gọi P${}_1$ = kP${}_2$.
P${}_1$: Fe + 2HCl → FeCl${}_2$ + H${}_2$
→ n${}_{Fe}$ = n${}_{H_2}$ = 2,24/22,4 = 0,1 mol
P${}_2$: {Fe, Cu} + HNO${}_3$ → dd Y + NO + H${}_2$O (2)
n${}_{NO}$ = 6,72/22,4 = 0,3 mol; n${}_{Fe(ph\grave{\hat{a}}n2)}$ = n${}_{Fe(ph\grave{\hat{a}}n1)}$/k = 0,1/k mol.
Ta lại có P${}_1$ = kP${}_2$ nên n${}_{Cu(P_2)}$ = 0,2/(k+1) mol.
Fe → Fe${}^{3+}$ + 3e; Cu → Cu${}^{2+}$ + 2e; N${}^{+5}$ + 3e → N${}^{+2}$.
Áp dụng định luật bảo toàn e ở P${}_2$: 3n${}_{Fe}$ + 2n${}_{Cu}$ = 3n${}_{NO}$
→ 3·(0,1/k) + 2·(0,2/(k+1)) = 0,3·3 = 0,3·3 → 3·(0,1/k) + 2·(0,2/(k+1)) = 0,3·3 = 0,3·3, giải được k = 7/9.
→ n${}_{Fe(P_2)}$ = 0,1/k = 9/70 mol → n${}_{Fe(X)}$ = 0,1 + 9/70 mol.
→ n${}_{Febanđ\grave{\hat{a}}u}$ = n${}_{Fe(1)}$ + n${}_{Fe(X)}$ = 3/7 → m${}_{Fe}$ = 24 g.

Phân tích: Khi đốt cháy Fe, ta thu được X là một oxit của Fe. Tiếp tục khử X bằng CO, ta thu được Y phải là Fe thì Y mới tác dụng được với dung dịch FeCl${}_3$ tạo ra dung dịch Z sẽ là FeCl${}_2$. Khi đó, để tạo ra Fe(NO${}_3$)${}_3$ thì T phải là AgNO${}_3$. Vậy Y và T có thể là Fe; AgNO${}_3$.

Phân tích: Các số oxi hóa thường gặp của sắt là +2 và +3.

Đặt $n_{Fe{S}_2}=a$, $n_{FeS}=b$, $n_{Cu}=c$

Khi cho BaCl${}_2$ vào dung dịch X, ta có: $n_S=0,12=2a+b$ (1)

Khi cho Ba(OH)${}_2$ dư vào dung dịch X, ta có khối lượng các hidroxit tạo thành là:

$$36,92-27,96=(a+b).107+98c(2)$$

Lại có: $8,72=120a+88b+64c$ (3)

Giải (1), (2), (3), ta được $a=0,05$; $b=0,02$; $c=0,015$.

Quá trình nhường-nhận e:

$$Fe{S}_2\to F{e}^{3+}+2S^{6+}+15e{N}^{5+}+3e\to N^{2+}$$

0,05 (nhường 0,75 e) — 0,75 e nhận tương ứng $n_{NO}$

$$FeS\to F{e}^{3+}+s^{6+}+9eCu\to C{u}^{2+}+2e$$

0,02 (0,18 e) — 0,015 (0,03 e)

Áp dụng pp bảo toàn e, ta có: $n_{HN{O}_3}=0,32mol$. Suy ra $n_{HN{O}_3đ}=1,6-0,32=1,28mol$

Khi đó, dung dịch X gồm HNO${}_3$ dư 1,28 mol và Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ 0,035 mol và CuSO${}_4$ 0,015 mol

Suy ra số mol Cu bị hòa tan tối đa là:

$$\frac{n_{F{e}^{3+}}}{2}+\frac{3}{8}{n}_{HN{O}_3\text{ d}}=\frac{0,035.2}{2}+\frac{3}{8}.1,28=0,515^{mol}$$

Vậy khối lượng Cu mà X có khả năng hòa tan tối đa là 32,96 gam.

Chọn B. Quá trình: Fe${}_2$O${}_3$ (a mol), FeO (b mol), Cu $\stackrel{HCl(dư)}{\to }$ { Cu(dư): 0,2m (g); dung dịch Y chứa Fe${}^{2+}$, Cu${}^{2+}$, Cl${}^{-}$, H${}^{+}$ (dư) } $\stackrel{AgN{O}_3}{\to }$ Ag, AgCl + NO (141,6 g↓, c mol). Xét hỗn hợp kết tủa ta có: $\stackrel{BT:Cl}{\to }$ n${}_{AgCl}$ = n${}_{HCl}$ = 0,84 mol $\Rightarrow$ n${}_{Ag}$ = (m${}_{\downarrow }$ − 143,5n${}_{AgCl}$)/108 = 0,195 mol. Khi cho X tác dụng với HCl và dung dịch Y tác dụng với AgNO${}_3$ thì ta có hệ: { 160n${}_{F{e}_2{O}_3}$ + 72n${}_{FeO}$ + 64n${}_{Cu(pư)}$ = m − m${}_{r\acute{\stackrel{˘}{a}}n}$; theo \% khối lượng m${}_{Fe}$/m${}_X$ = 0,525; $\stackrel{BT:e}{\to }$ n${}_{FeO}$ + 2n${}_{Cu(pư)}$ = 3n${}_{NO}$ + n${}_{Ag}$; n${}_{HCl}$ = 6n${}_{F{e}_2{O}_3}$ + 2n${}_{FeO}$ + 4n${}_{NO}$ } → { 160a + 72b + 64n${}_{Cu(pư)}$ = 0,8m; (56·2a + 56b)/m = 0,525; b + 2a = 3c + 0,195; 6a + 2b + 4c = 0,84 } $\Rightarrow$ { a = 0,05; b = 0,2; c = 0,035; n${}_{Cu(pư)}$ = (0,8m − 160a − 72b)/64 = (0,8m − 22,4)/64; m = 32 }. Kiểm tra: n${}_{Cu(pư)}$ = (25,6 − 22,4)/64 = 0,05 mol; b + 2a = 0,3 = 3·0,035 + 0,195 ✓; 6a + 2b + 4c = 0,3 + 0,4 + 0,14 = 0,84 ✓; m${}_{Fe}$ = 56(2a + b) = 16,8 g, 16,8/32 = 0,525 ✓. (Ghi chú: bản in nguồn viết nhầm '160a + 72b + 64a = 0,8m' ở dòng hệ rút gọn; dạng tổng quát đúng phía trên là 160n${}_{F{e}_2{O}_3}$ + 72n${}_{FeO}$ + 64n${}_{Cu(pư)}$ = m − m${}_{r\acute{\stackrel{˘}{a}}n}$, đã sửa theo dạng đúng, kết quả m = 32 không đổi.)

Chọn B. Hoà tan hoàn toàn X thì: n${}_{HCl(t\acute{\hat{o}}ithiểu)}$ = 2n${}_{FeC{l}_2}$ = 2(n${}_{Fe}$ + 2n${}_{F{e}_2{O}_3}$) = 0,52 mol $\Rightarrow$ V${}_{HCl}$ = 0,52/2 = 0,26 (l). Khi cho dung dịch Y tác dụng với AgNO${}_3$ thì: $\stackrel{BT:e}{\to }$ n${}_{Ag}$ = n${}_{FeC{l}_2}$ = 0,26 mol; n${}_{AgCl}$ = n${}_{HCl(t\acute{\hat{o}}ithiểu)}$ = 0,52 mol. Khi đó: m${}_{\downarrow }$ = 108n${}_{Ag}$ + 143,5n${}_{AgCl}$ = 102,7 (g).

Sơ đồ: $\underset{m(g)X}{{\text{Mg, Fe, FeCO}}_3,{\text{Cu(NO}}_3{)}_2}+\underset{0,045\text{ mol}}{{\text{H}}_2{\text{SO}}_4,{\text{NaNO}}_3}\to \underset{62,605(g)Y}{{\text{Mg}}^{2+},{\text{Fe}}^{a+},{\text{Cu}}^{2+},{\text{Na}}^{+},{\text{NH}}_4^{+},{\text{SO}}_4^{2-}}+\underset{0,17\text{ mol}}{{\text{H}}_2,\text{CO},{\text{N}}_x{\text{O}}_y}$. Cho Y tác dụng với NaOH thu được kết tủa 31,72 g gồm $Fe(OH{)}_a$, $Cu(OH{)}_2$, $Mg(OH{)}_2$ và $N{a}_{2}S{O}_4$. Ta có: $n_{F{e}^{a+}}+n_{M{g}^{2+}}+n_{C{u}^{2+}}+n_{N{H}_4^{+}}=n_{NaOH}=0,865$ mol. $\stackrel{\text{BTĐT}}{\to }{n}_{H_{2}S{O}_4}=n_{S{O}_4^{2-}}=\frac{n_{N{a}^{+}}+n_{F{e}^{a+}}+n_{M{g}^{2+}}+n_{C{u}^{2+}}+n_{N{H}_4^{+}}}{2}=0,455$ mol. $\Rightarrow m_{\downarrow max}=56n_{F{e}^{a+}}+24n_{M{g}^{2+}}+64n_{C{u}^{2+}}+17(n_{O{H}^{-}}-n_{N{H}_4^{+}})\to 56n_{F{e}^{a+}}+24n_{M{g}^{2+}}+64n_{C{u}^{2+}}=17,015+17n_{N{H}_4^{+}}$. Ta có: $m_Y=56n_{F{e}^{a+}}+24n_{M{g}^{2+}}+64n_{C{u}^{2+}}+23n_{N{a}^{+}}+18n_{N{H}_4^{+}}+96n_{S{O}_4^{2-}}$ $\to 62,605=17,015+17n_{N{H}_4^{+}}+23\cdot 0,045+18n_{N{H}_4^{+}}+96\cdot 0,455\Rightarrow n_{N{H}_4^{+}}=0,025$ mol. $\stackrel{\text{BT:H}}{\to }{n}_{H_{2}O}=\frac{2n_{H_{2}S{O}_4}-4n_{N{H}_4^{+}}-2n_{H_2}}{2}=0,385$ mol. $\stackrel{\text{BTKL}}{\to }{m}_X=m_Y+m_Z+18n_{H_{2}O}-85n_{NaN{O}_3}-98n_{H_{2}S{O}_4}=27,2(g)$

Ta có: $n_{F{e}_2{O}_3}=\frac{n_O}{3}=\frac{n_{CO}}{3}=0,05$ mol $\Rightarrow$ $m_{Fe}=0,\mathrm{05.2.56}=5,6(g)$

Khi Fe tác dụng với x mol FeCl${}_3$ thì: $\Delta m_{\text{giảm}}=\frac{n_{FeC{l}_3}}{2}\cdot 56=28x$. Khi Fe tác dụng với y mol CuCl${}_2$ thì: $\Delta m_{\text{ta˘ng}}=\Delta M_{Cu-Fe}{n}_{C{u}^{2+}}=8y$. Theo yêu cầu của đề bài "khối lượng thanh sắt sau phản ứng không đổi" thì: $\Delta m_{\text{giảm}}=\Delta m_{\text{ta˘ng}}\to 28x=8y\Rightarrow \frac{x}{y}=\frac{2}{7}$

TH${}_1$: $C{l}_2$ phản ứng với $B{r}^{-}$ trước. Khi đó dung dịch sau phản ứng gồm $F{e}^{2+}$ (0,06 mol), $C{l}^{-}$ (0,04 mol) và $B{r}^{-}$ (0,08 mol). Cho A tác dụng với $AgN{O}_3$ thì: $n_{Ag}=n_{F{e}^{2+}}=0,06$ mol, $n_{AgCl}=0,04$ mol và $n_{AgBr}=0,08$ mol. $\Rightarrow m_{\downarrow }=188n_{AgBr}+143,5n_{AgCl}+108n_{Ag}=27,26(g)$. TH${}_2$: $C{l}_2$ phản ứng với $F{e}^{2+}$ trước. Khi đó dung dịch sau phản ứng gồm $F{e}^{2+}$ (0,02 mol), $F{e}^{3+}$ (0,04 mol), $C{l}^{-}$ (0,04 mol) và $B{r}^{-}$ (0,12 mol). Cho A tác dụng với $AgN{O}_3$ thì: $n_{Ag}=n_{F{e}^{2+}}=0,02$ mol, $n_{AgCl}=0,04$ mol và $n_{AgBr}=0,12$ mol. $\Rightarrow m_{\downarrow }=188n_{AgBr}+143,5n_{AgCl}+108n_{Ag}=30,46(g)$. Vậy $27,26<m_{\downarrow }<30,26$ (chọn 28,86).

Các kim loại phản ứng với $F{e}^{3+}$ tuân theo quy tắc $\alpha$ là: $Fe+FeC{l}_3⟶FeC{l}_2$; $Cu+2FeC{l}_3⟶2FeC{l}_2+CuC{l}_2$. Các kim loại có tính khử mạnh như Ca thì không tuân theo quy tắc $\alpha$ mà phản ứng như sau: $3Ca+4H_{2}O+2FeC{l}_3⟶2Fe(OH{)}_3\downarrow +3CaC{l}_2+H_2\uparrow$

(AI giải đề cho tôi)
Xét khả năng phản ứng của Fe(NO₃)₂ với từng dung dịch:
- NaCl: không có phản ứng (trao đổi không tạo kết tủa, khí; không có oxi hóa – khử) → không phản ứng.
- KHSO₄: HSO₄⁻ tạo môi trường axit; trong môi trường axit, ion NO₃⁻ oxi hóa Fe²⁺ thành Fe³⁺: $3F{e}^{2+}+4H^{+}+N{O}_3^{-}\to 3F{e}^{3+}+NO\uparrow +2H_{2}O$ → phản ứng được.
- AgNO₃: Ag⁺ oxi hóa Fe²⁺ (E° Ag⁺/Ag = +0,80 V > E° Fe³⁺/Fe²⁺ = +0,77 V): $F{e}^{2+}+A{g}^{+}\to F{e}^{3+}+Ag$ → phản ứng được.
- NaOH: tạo kết tủa trắng xanh Fe(OH)₂: $F{e}^{2+}+2O{H}^{-}\to Fe(OH{)}_2\downarrow$ → phản ứng được.
Vậy có 3 dung dịch phản ứng được với Fe(NO₃)₂, khớp với đáp án nguồn (69-A).

hh E (19,36 gam) $\stackrel{+O_2,0,245\text{mol}}{\to }$ Rắn X {Fe : a + b mol; O : c mol} và SO${}_2$ : 0,15 mol

X $\stackrel{+HCl5,84\%}{\to }$ Y {FeCl${}_2$ : a mol; FeCl${}_3$ : b mol; H${}_2$ : 0,075 mol; C\%(FeCl${}_2$) = ?}

Y $\stackrel{+AgN{O}_3\text{dư}}{\to }$ kết tủa {Ag : a mol; AgCl : 2a + 3b mol; 102,3 gam}

$$\{\begin{array}{l}{m}_X=56(a+b)+16c=19,36+32\cdot 0,245-64\cdot 0,15\\ \text{BTe}:2a+3b=2c+2\cdot 0,075\\ m_{\downarrow }=108a+143,5(2a+3b)=102,3\end{array}\Rightarrow \{\begin{array}{l}a=0,15\text{mol}\\ b=0,1\text{mol}\\ c=0,225\text{mol}\end{array}\stackrel{\text{BTNT(Cl)}}{\to }{n}_{HCl}=2a+3b=0,6\text{mol}$$

$$m_{ddHCl}=\frac{0,6\cdot 36,5}{5,84\%}=375\text{gam}\Rightarrow m_{ddY}=m_X+m_{ddHCl}-m_{H_2}=392,45\text{gam}\Rightarrow C{\%}_{(FeC{l}_2)}=4,85\%$$

(AI giải đề cho tôi)
Sắt phản ứng với HNO3 đặc, nóng (dư) sinh ra muối sắt(III): Fe + 6HNO3 đặc nóng → Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O. Các phương án khác: H2SO4 loãng và HCl loãng cho muối sắt(II) (Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑); CuSO4 cho muối sắt(II) (Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu). Đáp án khớp với đáp án nguồn 46-B.