SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC
TRƯỜNG THPT TAM ĐẢO 2

---------------------

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
HƯỚNG DẪN HỌC SINH GIẢI NHANH
CÁC BÀI TẬP LIÊN QUAN ĐẾN SẮT VÀ
HỢP CHẤT CỦA SẮT

Người thực hiện: Đào Thị Liên
Trình độ chuyên môn: Cử nhân Hóa Học
Chức vụ: Giáo viên
Nơi công tác: Trường THPT Tam Đảo 2


Tam Đảo, tháng 03 năm 2014
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong chương trình phổ thông dạng bài toán hóa về sắt học sinh đã bắt đầu bắt
gặp nhiều từ các lớp 10,11 và nhiều nhất ở lớp 12. Với lớp 10 học sinh chủ yếu giải
theo phương pháp tự luận, lớp 11 học sinh đã tiếp cận dần đến các định luật, đặc
biệt áp dụng định luật bảo toàn electron trong bài toán về axit nitric. Tuy nhiên đối
tượng học sinh có thể vận dụng tốt phương pháp này là các học sinh khá, giỏi. Lớp
12 học sinh đã quen dần với cách làm bài trắc nghiệm, các em được trang bị rất
nhiều phương pháp giải nhanh, tuy nhiên các em lại không thành thạo trong việc
phân loại phương pháp để áp dụng trong các trường hợp cụ thể.
Trước thực trạng chuyển từ hình thức thi tự luận sang trắc nghiệm, học sinh
bối rối trước các loại bài tập liên quan đến phản ứng oxi hoá khử có nhiều trạng thái
số oxi hoá. Việc giải các loại bài tập này theo phương pháp truyền thống mất rất
nhiều thời gian viết phương trình phản ứng, lập và giải hệ phương trình. Học sinh
thường có thói quen viết và tính theo phương trình phản ứng nên ít nhanh nhạy với

Trong phản ứng oxi hóa khử: Số mol electron mà chất khử cho đi bằng số
mol electron mà chất oxi hóa nhận về.
Khi vận dụng định luật bảo toàn electron vào dạng toán này cần lưu ý:
-

Trong phản ứng hoặc một hệ phản ứng chỉ cần quan tâm đến trạng thái đầu
và trạng thái cuối mà không cần quan tâm đến trạng thái trung gian.

-

Nếu có nhiều chất oxi hóa và chất khử thì số mol electron trao đổi là tổng số
mol của tất cả chất nhường hoặc nhận electron.

B. NỘI DUNG CHI TIẾT
1. Dạng đốt cháy Sắt trong không khí rồi cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa
Ta có thể khái quát hoá bài toán như sau:
Để m gam phoi bào sắt A ngoài không khí sau một thời gian biến thành hỗn
hợp B có khối lượng m1 gam gồm sắt và các oxit săt. Cho B tác dụng hoàn toàn với
HNO3 dư thấy giải phóng V lít khí NxOy (sản phẩm khử duy nhất). Tính khối lượng
m của A, khối lượng muối tạo thành, khối lượng HNO3 tham gia phản ứng?
Phân tích bài toán:
Sơ đồ: Fe

FeO
Fe O
 2 3 + HNO3
KK
Fe → 
→ Fe( NO3 )3 + N xOy (amol )
Fe

x NO3- + (5x-2y)e → NxOy
x.a

(5x-2y).a

a

Áp dụng định luật bảo toàn e ta có:

3m mhh − m
=
+ n ⇒ m = 0, 7 n + 5, 6n
56
8
m=0,7n+5,6n

n: mol e trao đổi của quá trình N
Vậy ta đã chứng minh được biểu thức tính:

mmuoi =

Khối lượng muối tạo thành:

Số mol HNO3 phản ứng:

nHNO3 =

m
.242
56


trong dung dịch HNO3 (dư), thu được 0,56 lít khí NO 2 (sản phẩm khử duy nhất, ở
đktc). Tính m?
A. 2,52g

B. 2,62 g

C. 2,32 g

D. 2,24 g

Hướng dẫn giải:
Thay vào công thức ta có: m = 0,7.3 + 0,025.1.5,6 = 2,24 gam
Ví dụ 2: Nung nóng 12,6 gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được m
gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 . Hỗn hợp này phản ứng hết với dung
dịch H2SO4 đặc nóng (dư), thu được 4,2 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở
đktc). Tính m?
A. 12g

B. 12,25g

C. 15g

D. 20g

Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng
 FeO, Fe3O4
 SO ↑
O2 ( kk )
H 2 SO4 dn

2x

S +6 + 2e → S +4 ( SO2 )

0,225 x 3

0,1875.2

Tổng electron nhường: 0,675 mol

Tổng electron nhận:

0,1875

2x + 0,375 (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 0,675 = 2x + 0,375 
→ x = 0,15
Mặt khác ta có: m = mFe + mO 2− nên: m = 12,6 + 0,15x16 = 15 (gam).
Hoặc thay vào công thức:

mhh = (12,6 – 5,6.2.0,1875)/ 0,7 = 15 gam

Ví dụ 3: Nung nóng m gam bột sắt ngoài không khí, sau phản ứng thu được 20
gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 . Hòa tan hết X trong dung dịch
5


HNO3 loãng thu được 5,6 lít hỗn hợp khí Y gồm NO và NO 2 có tỉ khối so với H2 là
19. Tính m và thể tích HNO3 1M đã dùng?

+ Xét cả quá trình ta thấy chỉ có Fe nhường e, Chất nhận e là Oxi và HNO 3 .
+ HNO3 nhận e để cho NO và NO2.
+ Số mol HNO3 ban đầu bằng số mol HNO3 trong muối và chuyển về các khí.
Giải: Theo đề ra ta có: nNO = nNO2 = 0,125mol
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 20 (1).
Quá trình nhường và nhận e:
Chất khử

Chất oxi hóa

O + 2e → O 2−

y

Fe → Fe3+ + 3e
x

2y

y

+5

+4

N + 1e → N

0,125 0,125

3x


3

6

(2)


nên nHNO = 0,3x3 + 0,125 + 0,125 = 1,15 mol.
3

Vậy VHNO =
3

1,15
= 1,15(lít)
1

Hoặc thay vào công thức:

m = 0,7. 20 + 5,6.( 0,125 . 1 + 0,125 . 3) = 16,8 gam
V = (3. 16,8 /56 + 0,125 .2)/1= 1,15 lít

Mở rộng bài toán: Để m gam hỗn hợp A gồm phoi bào sắt và một kim loại M có
hoá trị không đổi ngoài không khí sau một thời giạn biến thành hốn hợp B có khối
lượng m1 gam gồm Fe và các oxit sắt FeO, Fe2O3, Fe3O4, M2On và M. Cho B tác
dụng hoàn toàn với HNO 3 dư thấy giải phóng ra V lít khí duy nhất N xOy. Tính khối
lượng m của A, khối lượng muối và khối lượng HNO3 tham gia phản ứng?
Hướng dẫn giải
Sơ đồ:

b/M

O2

3a/56

+

4e

→ 2O2-

(mhh-m)/32 (mhh-m)/8

→ Mn+ + ne

xN+5 + (5x-2y)e

nb/M

c.x

→ xN+2y/x

(5x-2y).c

Đặt u = c(5x-2y) trong đó c là số mol của NxOy
Áp dụng định luật bảo toàn e ta có:

3a nb mhh − m

) + xc  63
56
 m


mmuoi =
mHNO3

Bài tập áp dụng: Cho m gam hốn hợp gồm Fe và Al trong đó Al có khối lượng 2,7
gam. Nung A trong không khí một thời gian thu được hỗn hợp B gồm Fe, Al dư và
các oxit có khối lượng 18,7 gam. Cho B tác dụng với dung dịch HNO 3 dư thu được
2,24 lít khí NO duy nhất ở đkc. Tính m?
Hướng dẫn giải
Áp dụng hệ thức trên có:

m = 0, 718, 7 + 5, 6.0,1.3 + 0,32, 7 −

5, 6.3.2, 7
= 13,9( g )
27

2. Dạng hỗn hợp sắt và các hợp chất phản ứng với chất oxi hóa mạnh:
Loại 1: Hỗn hợp sắt và các oxit sắt tác dụng với chất oxi hoá mạnh
Ví dụ1: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe 2O3 và Fe3O4 phản ứng hết với
dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 1,344 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở
đktc) và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Tính m ?
A. 38,72g

B. 39,7g


y +2

N + 3e → N ( NO )

3x

0,18

0, 06

Tổng electron nhường: 3x (mol) Tổng electron nhận:

2y + 0.18

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0.18

(mol)

(2)

Từ (1) và (2) ta có hệ 56 x + 16 y = 11,36


3 x − 2 y = 0,18

Giải hệ trên ta có x = 0,16 và y = 0,15
Như vậy nFe = nFe ( NO ) = 0,16 mol vậy m = 38,72 gam.
3 3

Với bài toán này ta cũng có thể quy về bài toán kinh điển: Đốt m gam sắt sau


Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑
0,1

→

0,1 mol

2+

Dung dịch Z: (Fe : 0,3 mol; Fe3+: 0,4 mol) + Cu(NO3)2:
9


3Fe2+ + NO3− + 4H+ → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O
0,3
⇒

0,1

VNO = 0,1×22,4 = 2,24 lít.
n Cu( NO3 )2 =

⇒

0,1 mol

1
n − = 0,05 mol
2 NO3

Ví dụ 2: Cho a gam hỗn hợp A gồm oxit Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng hồn tồn với
lượng vừa đủ là 250 ml dung dịch HNO 3 khi đun nóng nhẹ, thu được dung dịch B
và 3,136 lít (đktc) hỗn hợp khí C gồm NO2 và NO có tỉ khối so với hiđro là 20,143.
Cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu được 48,4 g một muối khan duy nhất. Tính a.
A. 13,44gam.

B. 13,21 gam. C. 15,68 gam.

D. Kết quả khác.

Loại 2: Hỗn hợp sắt và hợp chất với lưu huỳnh phản ứng với chất oxi hố mạnh
Ví dụ 1: Hồ tan 20,8 gam hỗn hợp gồm FeS, FeS2, S bằng dung dòch HNO3 đac
nóng dư thu được 53,76 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất)đkc, và dung dòch A.
Cho dd A tác dụng vớii dung dòch NaOH dư, lọc lấy tồn bộ kêt tủa nung trong
khơng khí đên khối lượng khơng đoi thì khơi lượng chất rắn thu đđược là:
A. 16 gam

B. 9 gam

C. 8,2 gam

D. 10,7 gam

Ví dụ 2: Hồ tan hồn tồn 25,6 gam chất rắn X gồm Fe, FeS, FeS 2 và S bằng dung
dịch HNO3 dư, thốt ra V lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch Y. Thêm
Ba(OH)2 dư vào Y thu được 126,25 gam kết tủa. Giá trị của V là: A. 17,92. B.
19,04. C. 24,64.
D. 27,58.
Ví dụ 3: Cho 6,51 gam hỗn hợp X gồm FeS 2 và MS có số mol bằng nhau (M là kim
loại có hóa trị khơng đổi) tác dụng hồn tồn với lượng dư dung dịch HNO 3 đun

 FeO, Fe3O4 HNO3dn 
CO
Fe2O3 
→
→  2
to

 Fe2O3 , Fe
 Fe( NO3 )3

Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO,
chất nhận e là HNO3. Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số
mol Fe2O3. Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan X trong HNO 3 đề tính
tổng số mol Fe.
Giải: Theo đề ra ta có: nNO2 = 0,195mol
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1).
Quá trình nhường và nhận e:
Chất khử

Chất oxi hóa

Fe → Fe3+ + 3e

O + 2e → O 2 −

y

2y

+5

mol H2. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp X trong dung dịch
H2SO4 đặc thu được thể tích khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) ở điều kiện
tiêu chuẩn là

A. 448 ml.

B. 224 ml. C. 336 ml.

D. 112 ml.

Hướng dẫn giải
Sơ đồ phản ứng:
Thực chất phản ứng khử các oxit trên là
O → H2O

H2

+

0,05

→ 0,05 mol
3, 04 − 0, 05.16
= 0, 04(mol ) Fe
56

Coi hỗn hợp ban đầu có 0,05 mol O và
Fe → Fe3+ + 3e

O+

vừa đủ 100 ml dd Br20,25M. Giá trị của m là:
A. 11,6g

B. 46,4 g

C. 32,8g

D. 23,2g

4. Dạng sắt và hỗn hợp oxit sắt phản ứng với axit thường: H +( Bỏ qua quá trình
H nguyên tử khử Fe3+ thành Fe2+)
Nhận xét: Dạng này cơ bản giống dạng thứ 4 tuy nhiên sản phẩm phản ứng ngoài
H2O còn có H2 do Fe phản ứng. Như vậy liên quan đến H + sẽ có những phản ứng
sau:
2 H + + 2e 
→ H2 ↑
2 H + + O 2−  
→ H 2O

Như vậy chúng ta có thể dựa vào tổng số mol H+ và số mol H2 để tìm số mol của
O2- từ đó tính được tổng số mol của Fe.

12


Ví dụ 1: Cho 20 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng vừa hết với 700
ml HCl 1M thu được dung dịch X và 3,36 lít khí H 2 (đktc). Cho X phản ứng với
dung dịch NaOH dư thu được kết tủa Y. Nung Y ngoài không khí đến khối lượng
không đổi thu được đến khối lượng không đổi được m(g) chất rắn. Tính m?
A. 11,2g

được lượng Fe có trong oxit.
Giải: Ta có nH + = nHCl = 0, 7mol , nH 2 = 0,15mol
Ta có phương trình phản ứng theo H+.
2 H + + 2e 
→ H 2 ↑ (1)
2 H + + O 2 −  
→ H 2O(2)

Từ (1) ta có nH + = 0,3mol (vì số mol H2=0,15mol) như vậy số mol H+ phản ứng theo
phản ứng (2) là 0,4 mol( tổng 0,7 mol). Vậy số mol O2- là: 0,2 mol.
mà theo định luật bảo toàn khối lượng ta có: mFe + mO =7,68
Nên mFe = 20 – 0,2x16 =16,8 (gam) → nFe = 0,3 mol
Ta lại có 2Fe 
→ Fe2O3
0,3

0,15

Vậy m = 0,15x160 = 24 gam.
Ví dụ 2: Cho một luồng khí CO đi qua ống đựng 0,01 mol FeO và 0,03 mol Fe2O3
(hỗn hợp A) đốt nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 4,784 gam chất rắn B
gồm 4 chất. Hoà tan chất rắn B bằng dung dịch HCl dư thấy thoát ra 0,6272 lít H 2
(ở đktc). Tính số mol oxit sắt từ trong hỗn hợp B. Biết rằng trong B số mol oxit sắt
từ bằng 1/3 tổng số mol sắt (II) oxit và sắt (III) oxit.
A. 0,006.

B. 0,008.

C. 0,01.



1
3

→ d = ( b + c ) (2)

Theo đầu bài:

n Fe3O4 =

Tổng mB là:

(56.a + 160.b + 72.c + 232.d) = 4,78 gam.

(3)

Số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp A bằng số mol nguyên tử Fe trong hỗn hợp
B. Ta có:
nFe (A) = 0,01 + 0,03×2 = 0,07 mol
nFe (B) = a + 2b + c + 3d
⇒

a + 2b + c + 3d = 0,07

Từ (1, 2, 3, 4)

→

(4)


Sơ đồ:
 FeCl2
 Fe(0, 01mol )
 Fe(OH ) 2 t 0 , KK

+ NaOH
+
HCl
⇒

→ Fe2O3 (0, 02mol )

 FeCl 2 y → 
Fe(OH )3

 Fe x Oy

x

nFe ( Fex Oy ) = 0, 02.2 − 0, 01 = 0, 03

2H+ + O2- 
→ H2 O
0,08

0,04

Theo bảo toàn nguyên tố m = mFe + mO (oxit) = (0,01+0,03).56 + 0,04.16 = 2,88 g
Đáp án: A
14

Phân tích đề:
Theo để ra số mol FeO bằng số mol của Fe 2O3 nên ta coi như hỗn hợp
chỉ có Fe3O4. Sau khi phản ứng với H 2SO4 sẽ thu được 2 muối là FeSO 4 và
Fe2(SO4)3. Dung dịch KMnO4 tác dụng với FeSO4 trong H2SO4 dư. Như vậy
từ số số mol của Fe3O4 ta có thể tính được số mol của FeSO 4 từ đó tính số
mol KMnO4 theo phương trình phản ứng hoặc phương pháp bảo toàn
electron.
Giải: Vì số mol của FeO bằng số mol của Fe2O3 nên ta coi hỗn hợp
Ta có nFe O =

4, 64
= 0, 02mol
232

Ptpư:

Fe3O4 + 4H2SO4 
→ FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O

3 4

0,02

0,02

Trong 100 ml X sẽ có 0,01 mol FeSO4 nên:
10FeSO4 + 2KMnO4 +8H2SO4 
→ 5Fe2(SO4)3 + K2SO4+2MnSO4+8H2O
0,01


3x

+ 2e → O 2-

y

2y

Fe → Fe2+ + 2e
0,06

0,12

Ta có hệ phương trình:
3x - 2y = 0,12
56(x + 0,06) + 16y = 9,12
Giai hệ: x = 0,06 ; y = 0,03
Vậy m = 0,06 . 162,5 = 9,75 gam
Ví dụ 3: Cho m gam hỗn hợp oxit sắt gồm FeO, Fe 3O4 và Fe2O3 tan vừa hết trong
dung dịch H2SO4 tạo thành dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 70,4 gam
muối, mặt khác cho Clo dư đi qua X rồi cô cạn thì thu được 77,5 gam muối. Tính
m?
A 30,0g

B. 30,4g

C. 35g

D. 35,5g


→ 2Fe3+ +

Vậy nCl =

77,5 − 70, 4
= 0, 2mol Như vậy số nFe2+ = nFeSO4 = nFeO = 0, 2mol
35,5

−

2Cl-

70, 4 − 0, 2 x152
= 0,1mol
Mà mFeSO + mFe ( SO ) = 70, 4 vậy nFe ( SO ) =
4

2

4 3

2

400

4 3

Nên nFe ( SO ) = nFe O = 0,1mol
2


=
⇒ =
56 3 x − 2 y
y 7

Vậy công thức qui đổi là Fe 6O7 nFe

=

6 O7

0,1
= 0, 025(mol )
3.6 − 2.7

MX = 0,025.448= 11,2 g (A đúng)
C. MỘT SỐ BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Để m g sắt ngoài không khí một thời gian được hỗn hợp rắn gồm Fe, FeO,
Fe2O3, và Fe3O4 có tổng khối lượng là 30g. Cho hh này tan trong HNO 3 dư được 5.6
lít NO duy nhất (đktc). Tính m?
Bài 2 Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3. Cho một luồng khí CO đi qua ống sử dụng
mg hh X đun nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64g chất rắn và 11.2 lít
khí B(đktc)có tỉ khối so với H2 là 20.4. Tính m ?
Bài 3 Để khử hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y (gồm FeO, Fe3O4, Fe2O3) thí cần 0,05
mol H2. Mặt khác hoà tan hoàn toàn 3,04 gam hỗn hợp Y trong dung dịch H2SO4
đặc thì thu được khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất) . Tính thể tích SO2 (đktc)?

17


đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ tôi. Tuy nhiên, do tuồi đời, tuổi nghề còn ít nên
còn nhiều thiếu xót kính mong được các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp góp ý
cho đề tài của tôi được hoàn thiện hơn.
Tam Đảo, ngày 05 tháng 03 năm 2014
TÁC GIẢ

Đào Thị Liên

19


20