Bài tập tổng hợp dành cho học sinh gioi
MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ SẮT VÀ CÁC OXIT SẮT

I - Một số điểm cần chú ý:
1) Hóa trị của sắt :
- Nếu đặt CTTQ của oxit sắt : Fe
x
O
y
⇒ hóa trị Fe : t =
2y
x
( t = 2,3, hoặc
8
3
).
- Hóa trị Fe trong Fe
3
O
4
là hóa trị TB của 2 ng.tử Fe(III) và 1ng.tử Fe(II).
2) Phương pháp qui đổi .
* Để giải bài toán hỗn hợp nhiều oxit sắt thì nên quy đổi:
+) Fe
3
O
4
⇔ hỗn hợp (FeO + Fe
2
O
3

↑ ...)
⇒
3 3
Fe(NO )
n
=
Fe
n
( bđ )

3
HNO N
n n=
( muối) +
N
n
( các sp khí ) =
Fe N
3 n n× +
( các sp khí ).

H O HNO
2 3
1
n n
2
= ×
* Trường hợp 2 : Fe
O
2

S
n
( các sp khí ) =
Fe
S
1,5 n n× +
( các sp khí ).

H O H SO
2 2 4
n n=
.v.v. ( còn nhiều trường hợp khác)
Nhận xét: Nếu biết khối lượng của các khí sản phẩm và hỗn hợp A ( hoặc muối Fe)
thì có thể áp dụng định luật BTKL.
Ví dụ : Trường hợp 1 : giả sử biết m
1
(g) ( Fe + Fe
x
O
y
) ; biết b (mol) khí NO sinh ra.
Áp dụng định luật BTKL ta có :
1
3a b
m + 63 (3a + b)= 242a + 18 b.30
2
+
× × +
( trong đó :
Fe

O
3
nên xem như Fe
3
O
4
.
Vậy hỗn hợp được coi như chỉ có một oxit là Fe
3
O
4
h.h
34,8
n 0,15 mol
232
= =
Fe
3
O
4
+ 4H
2
SO
4
→ Fe
2
(SO
4
)
3

4
loãng
thì thu được một dung dịch A. Chia đung dịch A làm 2 phần bằng nhau.
Phần 1: tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa nung nóng trong không khí đến
khối lượng không đổi thu được 8,8 gam chất rắn.
Phần 2: làm mất màu vừa đúng 100ml dung dịch KMnO
4
0,1M trong môi trường H
2
SO
4
loãng dư.
a) Viết các phương trình hóa học xảy ra.
b) Tính m , V ( nếu dung dịch H
2
SO
4
có nồng độ 0,5M).
Hướng dẫn:
Xem Fe
3
O
4
như hỗn hợp FeO và Fe
2
O
3

Vậy hỗn hợp xem như chỉ có FeO và Fe
2

O
y 3y y (mol)
dung dịch A
( )
4
2 4
3
FeSO : x (mol)
Fe SO : y (mol)





Pư phần 1:
FeSO
4
+ 2NaOH → Fe(OH)
2
↓ + Na
2
SO
4
0,5x 0,5x (mol)
Fe
2
(SO
4
)
3

2
O
3
+ 3H
2
O
y 0,5y (mol)
Ta có : 0,25x + 0,5y =
8,8
0,055 (1)
160
=
Pư phần 2:
10FeSO
4
+ 2KMnO
4
+ 8 H
2
SO
4
→ 5Fe
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO

4
0, 05 mol
KMnO
4
n 5 n == ×
3
⇒
Fe
n
( Fe
2
O
3
) =
0,11 0, 05 =0,06 mol
−

Vậy khối lượng hỗn hợp đầu : m = 2( 0,05 × 72 +
0,06
160
2
×
) = 16,8 gam.
Số mol H
2
SO
4
= 0,1 + (3 × 0,06) = 0,28 mol. ⇒ thể tích V = 0,56 lít.
3) Hỗn hợp A gồm FeO, Fe
3

đã phản ứng.
Hướng dẫn:
Xem phần FeO + Fe
2
O
3
( đồng mol) như Fe
3
O
4
Vậy hỗn hợp chỉ gồm có Fe
3
O
4
Fe
3
O
4
+ 4CO
0
t
→
3Fe + 4CO
2
(1)
Fe
3
O
4
+ CO

→ 3Fe(NO
3
)
3
+ 5H
2
O + NO ↑ (4)
3Fe
3
O
4
+ 28HNO
3
→ 3Fe(NO
3
)
3
+ 14H
2
O + NO ↑ (5)
Đặt :
(
)
Fe NO
3
3
n a (mol) =
=
Fe
n

HNO
3
n
= 0,91 mol.
Khối lượng của hỗn hợp đầu : m
1
= 0,27
0,27
232 20,88 ( gam )
3
× =
Theo pư (1) và (2) ta có :
CO
2
20,88 19,2
n 0,105 mol
44 28
−
= =
−
CO
2
+ Ba(OH)
2
→ BaCO
3
↓ + H
2
O
0,105 0,105 (mol)

t
→
3Fe
x
O
y
+ (4x – 3y)CO
2
(1)
2a
6a
x

(mol)
Fe
x
O
y
+ (12x–2y) HNO
3
→ 3Fe(NO
3
)
3
+ (3x–2y)NO ↑ + (6x-y)H
2
O
(2)
6a
x

3a 0,05 (II)
x

+ =




− =



Giải hệ (I) và (II) ⇒ a = 0,045 ;
ay
x
= 0,0425
m
1
= 0,045× 2× 232 = 20,88 gam.
Áp dụng định luật BTKL cho pư (1) ta có :
2
A CO B CO
m m m m+ = +
20,88 + 28b = 19,2 + 44b giải ra b = 0,105 mol ( b là số mol CO
2
).
4) Đốt x (mol) Fe bởi O
2
thu được 5,04 gam hỗn hợp A gồm các oxit của sắt. Hòa tan A
trong HNO

2Fe
2
O
3
(1)
2Fe + 3O
2

o
t
→
2FeO (2)
Phản ứng của rắn A với HNO
3
:
Fe
2
O
3
+ 6HNO
3
→ 2Fe(NO
3
)
3
+ 3H
2
O (3)
3FeO + 10HNO
3

3x 0,035
n
2
+
=
Áp dụng định luật BTKL ta có :
(
)
m
A HNO H O
(NO+NO )
Fe NO
2
3 2
3
3
m m m m =+ + +
⇔ 5,04 + 63(3x + 0,035) = 242x + (0,035× 2× 19) +
3x 0,035
2
+
×
18
Giải ra x = 0,07 mol
5) Muối A là muối cacbonat của kim loại R hóa trị n ( R chiếm 48,28% theo khối
lượng ). Nếu đem 58 gam A cho vào bình kín chứa sẵn lượng O
2
vừa đủ rồi nung nóng.
Phản ứng xong thu được 39,2 gam rắn B gồm Fe
2