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

(AI giải đề cho tôi)
KMnO4/H2SO4 là chất oxi hóa mạnh, chỉ bị khử (mất màu tím) bởi chất khử. FeSO4 chứa Fe2+ là chất khử, bị oxi hóa: $5F{e}^{2+}+Mn{O}_4^{-}+8H^{+}\to 5F{e}^{3+}+M{n}^{2+}+4H_{2}O$, làm mất màu dung dịch KMnO4. Các dung dịch Fe(NO3)3, CuSO4, Fe2(SO4)3 chỉ chứa các ion ở trạng thái oxi hóa cao nhất (Fe3+, Cu2+) nên không khử được KMnO4. Đáp án A, khớp với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Gọi số mol Fe, FeO, Fe${}_2$O${}_3$ lần lượt là $x,y,z$; $n_{HN{O}_3}=1,7$ mol; $n_{Cu}=12,8/64=0,2$ mol.

Vì Y hòa tan tối đa 0,2 mol Cu và không có khí thoát ra → Y không còn HNO${}_3$ dư (nếu dư thì Cu + HNO${}_3$ tạo khí NO), chất oxi hóa trong Y chỉ là Fe${}^{3+}$:
$$2F{e}^{3+}+Cu\to 2F{e}^{2+}+C{u}^{2+}\Rightarrow n_{F{e}^{3+}}=2\times 0,2=0,4\text{ mol}$$

HNO${}_3$ đủ dư oxi hóa hết Fe kim loại lên Fe${}^{3+}$, FeO giữ trạng thái Fe${}^{2+}$ (muối Fe(NO${}_3$)${}_2$), nên:
- $x+2z=0,4$
- Bảo toàn N: $1,7=3(x+2z)+2y+n_{NO}=1,2+2y+n_{NO}\Rightarrow n_{NO}=0,5-2y$
- Bảo toàn electron: Fe → Fe${}^{3+}$ nhường $3x$ mol e; N${}^{+5}$ → N${}^{+2}$ nhận $3n_{NO}$ mol e ⇒ $n_{NO}=x$

Bảo toàn khối lượng: $56x+72y+160z=32$; thay $z=(0,4-x)/2$:
$$56x+72y+80(0,4-x)=32\Rightarrow -24x+72y=0\Rightarrow x=3y$$

Kết hợp $x=0,5-2y$: $3y=0,5-2y\Rightarrow y=0,1$; $x=0,3$; $z=0,05$.

Kiểm tra: $56(0,3)+72(0,1)+160(0,05)=16,8+7,2+8=32$ gam ✓; electron: $3x=0,9=3n_{NO}$ ✓.

$$V=n_{NO}\times 22,4=0,3\times 22,4=6,72\text{ lıˊt}$$

Khớp với đáp án A của đề.

(AI giải đề cho tôi)
So sánh hàm lượng sắt (% khối lượng) trong các loại quặng: manhetit $F{e}_3{O}_4$: $\%Fe=\frac{3\times 56}{3\times 56+4\times 16}\times 100\approx 72,4\%$; hematit đỏ $F{e}_2{O}_3$: $\%Fe=\frac{112}{160}\times 100=70\%$; hematit nâu $2F{e}_2{O}_3\cdot 3H_{2}O$: $\%Fe\approx 60\%$; xiderit $FeC{O}_3$: $\%Fe=\frac{56}{116}\times 100\approx 48,3\%$. Vậy quặng có hàm lượng sắt cao nhất là manhetit. Kết quả này khớp với bảng đáp án chính thức của đề (trang 12, cột câu 8: A).

Định hướng giải:
$$\{\begin{array}{l}\text{CO}:0,06^{\text{mol}}\\ {\text{CO}}_2:0,24^{\text{mol}}\end{array}\to m=\frac{0,24}{3}.(160+40)=16\text{ gam}$$

(AI giải đề cho tôi)
Cho NaOH vào dung dịch FeCl${}_3$ xảy ra phản ứng: FeCl${}_3$ + 3NaOH → Fe(OH)${}_3$↓ + 3NaCl. Kết tủa Fe(OH)${}_3$ có màu nâu đỏ. Khi nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi: 2Fe(OH)${}_3$ → Fe${}_2$O${}_3$ + 3H${}_2$O, thu được Fe${}_2$O${}_3$ màu đỏ nâu (chất Y). Các phương án khác: MgCl${}_2$ cho kết tủa Mg(OH)${}_2$ trắng; CuCl${}_2$ cho kết tủa Cu(OH)${}_2$ xanh lam; FeCl${}_2$ cho kết tủa Fe(OH)${}_2$ trắng xanh, bị oxy hóa dần thành Fe(OH)${}_3$ nhưng ban đầu không phải nâu đỏ. Vậy chất X là FeCl${}_3$, khớp với đáp án A của đề.

Trong A có nO = 0,18 mol
Khí X (0,08 mol) gồm CO${}_2$, NO${}_2$, SO${}_2$
→ Trong B chứa O (0,18 – 0,08.2 = 0,02 mol), Fe (x mol) và S (y mol)
nNaOH = 0,74
nFe(OH)${}_3$ = 0,22 → nNaOH đã trung hòa axit dư = 0,74 – 0,22.3 = 0,08 → nH${}_2$SO${}_4$ = 0,04
nH${}_2$SO${}_4$ bđ = 0,78 → nH${}_2$SO${}_4$ pư = 0,74
Bảo toàn S: y + 0,74 = 3x/2 + 0,4
Bảo toàn electron: 3x + 6y = 0,02.2 + 0,4.2
→ x = 0,24 và y = 0,02
Bảo toàn khối lượng: mX = mA – mB = 4
→ M${}_X$ = 4/0,08 = 50
→ dX/He = 12,5 (gần nhất với 13)

Chọn D. Dung dịch $F{e}_2(S{O}_4{)}_3$ tác dụng với $Ba(OH{)}_2$ tạo đồng thời $Fe(OH{)}_3$ và $BaS{O}_4$ đều là kết tủa. Vì vậy hiện tượng là tạo hỗn hợp chất kết tủa.

Y chứa kim loại (tổng a gam), NH${}_4^{+}$ (x mol) và SO${}_4^{2-}$ (0,34). m${}_{mu\acute{\hat{o}}i}$ = a + 18x + 0,34.96 = 44,2 (1). Y + NaOH tạo ra dung dịch chứa K${}^{+}$ (0,06), SO${}_4^{2-}$ (0,34), bảo toàn điện tích → n${}_{N{a}^{+}}$ = 0,62 → n${}_{O{H}^{-}}$ trong kết tủa = 0,62 – x. m↓ = a – 0,06.39 + 17(0,62 – x) = 19,41 (2). (1) và (2) → a = 11,38; x = 0,01. Bảo toàn N → n${}_{NO}$ = 0,05. T gồm CO${}_2$ (0,03) và H${}_2$ (0,15). Z gồm NO (0,05), CO${}_2$ (0,03) và H${}_2$ → n${}_{H2}$ = 0,06. Bảo toàn khối lượng → n${}_{H2O}$ = 0,28. Bảo toàn H → n${}_{OH(X)}$ = 0,04. n${}_{H^{+}}$ = 4n${}_{NO}$ + 2n${}_{H2}$ + 10n${}_{N{H}_4^{+}}$ + 2n${}_O$ + n${}_{OH}$ → n${}_O$ = 0,11. X + HCl → n${}_{H2O}$ = n${}_O$ + n${}_{OH}$ = 0,15. Bảo toàn H → n${}_{HCl}$ phản ứng = 2n${}_{H2}$ + 2n${}_{H2O}$ – n${}_{OH(X)}$ = 0,56. → m${}_{mu\acute{\hat{o}}i}$ = (a – 0,06.39) + 0,56.35,5 = 28,92 gam.

(AI giải đề cho tôi)
Cho NaOH dư vào dung dịch FeCl${}_2$ và FeCl${}_3$ thu được kết tủa X gồm Fe(OH)${}_2$ và Fe(OH)${}_3$:
$$FeC{l}_2+2NaOH\to Fe(OH{)}_2\downarrow +2NaCl$$
$$FeC{l}_3+3NaOH\to Fe(OH{)}_3\downarrow +3NaCl$$
Khi cho X tác dụng với lượng dư dung dịch H${}_2$SO${}_4$ loãng, cả hai kết tủa đều tan:
$$Fe(OH{)}_2+H_{2}S{O}_4\to FeS{O}_4+2H_{2}O$$
$$2Fe(OH{)}_3+3H_{2}S{O}_4\to F{e}_2(S{O}_4{)}_3+6H_{2}O$$
Vì H${}_2$SO${}_4$ dư nên cả hai hydroxide đều tan hoàn toàn, dung dịch chứa muối FeSO${}_4$ và Fe${}_2$(SO${}_4{)}_3$ (cùng Na${}_2$SO${}_4$ từ Na${}^{+}$ dư và H${}_2$SO${}_4$ dư, nhưng đáp án trắc nghiệm quan tâm các muối sắt). Vậy chọn D, khớp với đáp án nguồn (65-D).

Chọn D.
Đặt x, y, z, t lần lượt là số mol của CuS, FeCO${}_3$, CuO và FeS${}_2$
với 26,56 = 96x + 116y + 80z + 120t (1) và n${}_O$ = 3y + z = 0,22 (2)
Cho X tác dụng với O${}_2$ thu được hỗn hợp khí gồm: n${}_{C{O}_2}$ + n${}_{S{O}_2}$ = x + y + 2t và O${}_2$ còn dư
BT e: 6x + y + 11t = 4n${}_{O_{2}pu}$ ⇒ n${}_{O_{2}dư}$ = 0,355 – (1,5x + 0,25y + 2,75t)
$$\frac{P_2}{P_1}=\frac{n_2}{n_1}\Rightarrow \frac{x+y+2t+0,355-1,5x-0,25y-2,75t}{0,355}=\frac{60}{71}\Rightarrow$$
−0,5x + 0,75y − 0,75t = −0,055 (3)
Cho X tác dụng với H${}_2$SO${}_4$ đặc thu được muối Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ và CuSO${}_4$
BT e: 8x + y + 15t = 2(0,89 – y) (4)
Từ (1), (2), (3), (4) suy ra x = 0,02; y = 0,04; z = 0,1 và t = 0,1
Số mol muối Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$: 0,5(y + t) = 0,07 mol và CuSO${}_4$ (x + z) = 0,12 mol
Vậy m${}_{mu\acute{\hat{o}}i}$ = 47,2 gam.

(AI giải đề cho tôi)
FeO là oxit của sắt(II): Fe có số oxi hóa +2 (O là -2), nên tên gọi là sắt(II) oxit. Khớp với đáp án nguồn 49-B.

(AI giải đề cho tôi)
Câu 61: A sai vì Fe bị thụ động hóa trong H2SO4 đặc nguội nên không tan. B đúng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑. C sai: Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3H2O (Fe3+, không phải Fe(NO3)2). D sai: Fe2+ có thể thể hiện cả tính khử (bị oxi hóa lên Fe3+) và tính oxi hóa (bị khử xuống Fe0). Đáp án khớp bảng đáp án: 61. B.

(AI giải đề cho tôi)
Xét từng cặp trong HCl dư, nóng:
(a) Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O; sau đó Cu + 2FeCl3 → CuCl2 + 2FeCl2. Với 1 mol Fe3O4 tạo 2 mol FeCl3, vừa đủ phản ứng với 1 mol Cu (tỉ lệ 1:1) → tan hoàn toàn.
(b) Zn tan trong HCl (Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2) nhưng Cu không tan trong HCl loãng → không tan hoàn toàn.
(c) FeCl2 và Cu không phản ứng với nhau (Cu kém hoạt động hơn Fe), Cu cũng không tan trong HCl → không tan hoàn toàn.
(d) 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2 với tỉ lệ 2:1, các muối đều tan → tan hoàn toàn.
Vậy có 2 cặp tan hoàn toàn: (a) và (d).

(AI giải đề cho tôi)
Phương trình phản ứng giữa FeS₂ và HNO₃ (sản phẩm khử duy nhất là NO):
$$Fe{S}_2+8HN{O}_3\to Fe(N{O}_3{)}_3+2H_{2}S{O}_4+5NO\uparrow +2H_{2}O$$
Kiểm tra cân bằng: N: 8 = 3 + 5; H: 8 = 4 + 4; O: 24 = 9 + 8 + 5 + 2; electron: Fe²⁺→Fe³⁺ (1e) và 2S⁻¹→2S⁺⁶ (14e), tổng 15e = 5 × 3e của N⁺⁵→N⁺². ✓

$n_{HN{O}_3}=0,2\times 4=0,8$ mol, đúng bằng lượng cần cho 0,1 mol FeS₂, nên HNO₃ vừa đủ:
- $n_{Fe(N{O}_3{)}_3}=0,1$ mol; $n_{H_{2}S{O}_4}=0,2$ mol; $n_{NO}=0,5$ mol.

Dung dịch X chứa $F{e}^{3+}$ (0,1 mol), $N{O}_3^{-}$ (0,3 mol) và $H^{+}$ (0,4 mol từ H₂SO₄). Khi cho Cu vào, Fe³⁺ chỉ đóng vai trò trung gian (Fe³⁺ oxy hóa Cu rồi bị NO₃⁻/H⁺ oxy hóa lại thành Fe³⁺), nên về tổng thể electron của Cu cuối cùng đều chuyển cho NO₃⁻ tạo NO:
$$3Cu+2N{O}_3^{-}+8H^{+}\to 3C{u}^{2+}+2NO\uparrow +4H_{2}O$$

Yếu tố hạn chế là H⁺: $n_{Cu}=\frac{3}{8}\times 0,4=0,15$ mol (kiểm tra: cần $N{O}_3^{-}$ = 0,1 mol < 0,3 mol nên NO₃⁻ dư, thỏa mãn).

$m_{Cu}=0,15\times 64=9,6$ gam.

(AI giải đề cho tôi) Fe(NO${}_3$)${}_3$ bị nhiệt phân tạo Fe${}_2$O${}_3$ (X) và khí NO${}_2$, O${}_2$. Khử Fe${}_2$O${}_3$ bằng CO dư thu được Fe (Y). Cho Y tác dụng với dung dịch FeCl${}_2$ (có nước và oxy không khí) tạo Fe(OH)${}_2$ (Z). Fe(OH)${}_2$ bị ion Ag${}^{+}$ của AgNO${}_3$ (T) oxi hoá thành Fe(OH)${}_3$ đồng thời tạo Ag; Fe(OH)${}_3$ tác dụng với HNO${}_3$ sinh ra (từ AgNO${}_3$) dẫn tới Fe(NO${}_3$)${}_3$. Vậy X là Fe${}_2$O${}_3$ và T là AgNO${}_3$ → chọn D.

(AI giải đề cho tôi)
So sánh hàm lượng sắt trong các quặng: Hematit đỏ $F{e}_2{O}_3$ chứa $\frac{2\cdot 56}{160}\cdot 100\%=70\%$ Fe; Hematit nâu $2F{e}_2{O}_3\cdot 3H_{2}O$ (hay $F{e}_2{O}_3\cdot n{H}_{2}O$) có hàm lượng Fe thấp hơn 70% do chứa nước; Manhetit $F{e}_3{O}_4$ chứa $\frac{3\cdot 56}{232}\cdot 100\%\approx 72,4\%$ Fe; Pirit sắt $Fe{S}_2$ chỉ chứa $\frac{56}{120}\cdot 100\%\approx 46,7\%$ Fe. Vậy quặng giàu sắt nhất là manhetit $F{e}_3{O}_4$, khớp với đáp án nguồn C.

(AI giải đề cho tôi)
Xét từng dung dịch: (1) CuCl₂: Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu, tạo Fe(II) ✓. (2) AgNO₃ dư: Ag⁺ (E° = 0,80 V) oxi hóa được Fe²⁺ thành Fe³⁺ (E° Fe³⁺/Fe²⁺ = 0,77 V), nên khi AgNO₃ dư sản phẩm là Fe(NO₃)₃, không tạo hợp chất Fe(II) ✗. (3) ZnCl₂: Fe kém hoạt động hơn Zn, không phản ứng ✗. (4) FeCl₃: Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂, tạo Fe(II) ✓. (5) HCl: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂, tạo Fe(II) ✓. (6) HNO₃ (không ghi Fe dư): Fe + 4HNO₃ loãng → Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O, sản phẩm là Fe(III) ✗. Vậy có 3 trường hợp tạo hợp chất sắt (II): CuCl₂, FeCl₃, HCl. Khớp đáp án A.