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

n${}_{S{O}_2}$ = 1 → n${}_e$ = 2
Phần tử X, Y nhường tương ứng x, y electron. Bảo toàn electron → x + y = 2
→ x = y = 1 là nghiệm duy nhất: Fe${}_3$O${}_4$, FeO hoặc FeO và Fe(OH)${}_2$
Sản phẩm có 1 mol Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ → Chọn cặp FeO, Fe(OH)${}_2$.

(AI giải đề cho tôi)
Xét từng chất với HNO3 đặc, nóng (N+5 → N+4 trong NO2). Phản ứng oxi hoá - khử xảy ra khi chất có Fe²⁺ hoặc Fe kim loại bị oxi hoá lên Fe³⁺: (1) Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O (OK); (2) FeO (Fe²⁺) → Fe(NO3)3 (OK); (3) Fe(OH)2 (Fe²⁺) (OK); (4) Fe(OH)3 chỉ phản ứng trung hoà, Fe³⁺ không đổi số oxi hoá (không OK); (5) Fe3O4 chứa Fe²⁺ (FeO.Fe2O3) (OK); (6) Fe2O3 chỉ trung hoà (không OK); (7) Fe(NO3)2 (Fe²⁺) (OK); (8) Fe(NO3)3 chỉ trao đổi (không OK); (9) FeSO4 (Fe²⁺) (OK); (10) Fe2(SO4)3 chỉ trao đổi (không OK); (11) FeCO3 (Fe²⁺) (OK). Vậy có 7 phản ứng oxi hoá - khử: Fe, FeO, Fe(OH)2, Fe3O4, Fe(NO3)2, FeSO4, FeCO3. Đáp án C, khớp với đáp án nguồn.

Đáp án: C (gạch chân trong bản in, trang 91).

Lời giải in trên nguồn (dạng rút gọn): $n_{N{O}_3^{-}}=1,1\to \{\begin{array}{l}F{e}^{2+}:0,1+a\\ C{u}^{2+}:0,45-a\end{array}\to m=56a=64(a-0,05)$

$\to a=0,4\to m=22,4$ gam.

Ghi chú trung thực: bản in trình bày lời giải rất rút gọn, biến $a$ không được định nghĩa rõ trong bản in (về mặt hóa học, $a$ tương ứng với số mol Fe${}^{2+}$ sinh ra từ Fe kim loại hòa tan, và khối lượng rắn Z gồm Cu giải phóng dư so với Fe đã thêm vào, cho $m=64(a-0,05)=22,4$ gam khi $a=0,4$).

(AI giải đề cho tôi)
n(FeCl2) = 0,05 mol nên n(Cl-) = 0,1 mol. Với AgNO3 dư, xảy ra đồng thời hai phản ứng: (1) kết tủa AgCl: Cl- + Ag+ → AgCl↓, tạo 0,1 mol AgCl → m1 = 0,1 × 143,5 = 14,35 g. (2) Fe2+ khử Ag+ (Ag+ là oxi hóa mạnh hơn Fe3+/Fe2+): Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag↓, tạo 0,05 mol Ag → m2 = 0,05 × 108 = 5,4 g. Tổng khối lượng kết tủa m = 14,35 + 5,4 = 19,75 g. Khớp đáp án nguồn A.

Chọn B.

Ta có: $n_{NO}=n_{H^{+}}/4=0,02$ mol $\Rightarrow$ $V_{NO}=0,448$ (l)

– BT: e → $2n_{Fepư}=2n_{C{u}^{2+}}+3n_{NO}$ $\Rightarrow$ $n_{Fepư}=0,07$ mol

mà $m-0,07\cdot 56+0,04\cdot 64=0,75m$ $\Rightarrow$ $m=5,44$ (g)

Chọn A.

Ta có: $n_{HClpư}=0,05/1,25=0,04$ mol và $n_{F{e}_3{O}_4}=n_{Cupư}=\frac{n_{H^{+}}}{8}=0,005$ mol

Thêm AgNO${}_3$ vào thì: $n_{NO}=\frac{0,01}{4}=0,0025$ mol $-$ $\stackrel{BT:e}{\to }$ $n_{Ag}=n_{F{e}^{2+}}-3n_{NO}=0,0075$ mol

Kết tủa gồm AgCl (0,05 mol) và Ag (0,0075 mol) $\Rightarrow$ $m=7,985$ gam.

Hướng dẫn giải:

Với cách giải thông thường, ta phải viết 8 phương trình phản ứng , đặt ẩn số là số mol các chất rồi giải hệ phương trình rất phức tạp và dài. Để giải nhanh bài toán này, ta áp dụng phương pháp bảo toàn điện tích.

Số mol HCl hòa tan Fe là $n_{HCl}=2n_{H_2}=2.\frac{3,36}{22,4}=0,3mol$

Số mol HCl hòa tan các oxit = 0,7 – 0,3 = 0,4 (mol)

Theo định luật bảo toàn điện tích ta có $n_{O^{2-}(trongoxit)}=\frac{1}{2}{n}_{C{l}^{-}}=\frac{0,4}{2}=0,2mol$

$n_{Fe(trongX)}=\frac{m_{oxit}-m_{oxi}}{56}=\frac{20-0,2\cdot 16}{56}=0,3mol$

0,3 mol Fe $\to$ 0,15 mol $F{e}_2{O}_3$ ; $m_{F{e}_2{O}_3}=0,15\cdot 160=24gam$

*Đáp án D

Kim loại không tan là Cu (0,05 mol) nên Y chứa FeCl${}_2$ (u) và CuCl${}_2$ (v)
—> nAgCl = 2u + 2v và nAg = nFe${}^{2+}$ = u
—> m↓ = 143,5(2u + 2v) + 108u = 132,85 (1)
nHCl = 2u + 2v và nH${}_2$ = 0,05
Bảo toàn H —> nH${}_2$O = u + v – 0,05
—> nO = u + v – 0,05
mX = 56u + 64v + 16(u + v – 0,05) + 3,2 = 28 (2)
(1)(2) —> u = 0,3 và v = 0,05
nCuO = v + nCu = 0,1
Bảo toàn O —> nFe${}_3$O${}_4$ = 0,05
—> mFe${}_3$O${}_4$ = 11,6 gam

Đáp án B

(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.

(AI giải đề cho tôi)
n(NO) = 2,688/22,4 = 0,12 mol. Trong X (hỗn hợp Fe và oxit sắt), khi hòa tan trong HNO₃ dư, mọi Fe đều chuyển thành Fe³⁺; số electron Fe nhường cho NO₃⁻ → NO bằng 3n(NO) = 0,36 mol (phần electron đã nhường cho oxi trong oxit được bù lại khi Fe trong oxit lên Fe³⁺). Gọi X chứa a mol Fe và b mol O: 56a + 16b = 16,32 và 3a − 2b = 0,36. Giải hệ được a = 0,24; b = 0,18 (X gồm 0,06 mol Fe và 0,045 mol Fe₃O₄, kiểm tra khối lượng 3,36 + 12,96 = 16,32 gam ✓). Vậy m = 56 × 0,24 = 13,44 gam.

Chọn A. Quá trình: $H_{2}O+C\stackrel{t^0}{\to }CO,C{O}_2,H_2$ (1). Hỗn hợp khí CO, $H_2$ + [O] $\to C{O}_2,H_{2}O$ (với $n_{CO}=n_{C{O}_2}$; $n_{H_2}=n_{H_{2}O}$) $\Rightarrow n_{CO}+n_{H_2}=n_{O(oxit)}=3n_{F{e}_2{O}_3}\Rightarrow n_{CO}=0,3$ mol. Theo (1) áp dụng BTNT H, O: $n_{H_2}=n_{H_{2}O}=n_{CO}+2n_{C{O}_2}\Rightarrow n_{C{O}_2}=0,15$ mol $\Rightarrow \%V_{C{O}_2}=14,28\%$

Chọn D. Thí nghiệm 1: Cho 20 ml Y vào BaCl${}_2$ thì: $n_{S{O}_4^{2-}}=n_{\downarrow }=0,01$ mol. $\stackrel{BT:S}{\to }$ $n_{FeS{O}_4.7H_{2}O}=n_{S{O}_4^{2-}}-n_{H_{2}S{O}_4}=0,05-0,025=0,025$ mol $\Rightarrow m_{FeS{O}_4.7H_{2}O}=6,95$ (g). Thí nghiệm 2: Cho KMnO${}_4$ ($8,6\cdot 10^{-4}$ mol) vào Y thì $\stackrel{BT:e}{\to }$ $n_{F{e}^{2+}}=5n_{KMn{O}_4}=4,3\cdot 10^{-3}$ mol. Trong không khí, Fe${}^{2+}$ bị oxi hoá thành Fe${}^{3+}$ với số mol tương ứng là $0,025-0,0215=3,5\cdot 10^{-3}$ mol. Vậy $\%n_{F{e}^{2+}}=\frac{3,5\cdot 10^{-3}}{0,025}\cdot 100\%=14\%$

Giả sử có 1 mol Fe:
Phần 1: phản ứng với $H_{2}S{O}_4$:
$$Fe+H_{2}S{O}_4\to FeS{O}_4+H_2\uparrow (1)$$
1 1 1 1 $\text{mol}$
Phần 2: Phản ứng với $H_{2}S{O}_4$ đặc nóng:
$$2Fe+6H_{2}S{O}_4\to F{e}_2(S{O}_4{)}_3+3S{O}_2+6H_{2}O(2)$$
1 6 0,5 $\frac{3}{2}$ $\text{mol}$
Từ phương trình (1) và (2) ta rút ra tỉ lệ: $3V_1=2V_2$.

Quy đổi hỗn hợp X thành (Fe, O)
Đặt: $\{\begin{array}{l}{n}_{Fe}:x\\ n_O:y\end{array}\to \{\begin{array}{l}\stackrel{BTKL}{\to }56x+16y=4,5\\ \stackrel{BTe}{\to }3x-2y=2n_{S{O}_2}=0,1125\end{array}\to \{\begin{array}{l}x=0,0675\text{ (mol)}\\ y=0,045\text{ (mol)}\end{array}$
$$m_{Fe}=0,0675\cdot 56=3,78\text{ (gam)}$$

Đáp án C

Sơ đồ phản ứng:

$$Fe-O_2(kk)⟶\{\begin{array}{l}FeO,F{e}_3{O}_4\\ F{e}_2{O}_3\text{ vaˋ }Fe\text{ đỏ}\end{array}-HN{O}_3⟶\{\begin{array}{l}N{O}_2\uparrow \\ NO\uparrow \\ Fe(N{O}_3{)}_3\end{array}$$

Theo đề ra ta có: $n_{NO}=n_{N{O}_2}=0,125$ mol

Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: $56x+16y=36$ (*).

Quá trình nhường và nhận e:

Chất khử: $Fe\to F{e}^{3+}+3e$ (x mol, nhường 3x mol e).

Chất oxi hóa: $O+2e\to O^{2-}$ (y mol, nhận 2y mol e); $N^{+5}+1e\to \stackrel{+4}{N}{O}_2$ (0,125 mol); $N^{+5}+3e\to \stackrel{+2}{N}O$ (0,125 mol nhận 0,125.3 mol e).

Tổng electron nhường: 3x (mol)

Tổng electron nhận: $2y+0,125+0,125.3$ (mol)

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: $3x=2y+0,5$ (**)

Từ (*) và (**) ta có hệ $\{\begin{array}{l}56x+16y=36\\ 3x-2y=0,5\end{array}$

Giải hệ trên ta có: $x=0,5$ và $y=0,5$.

Như vậy $n_{Fe}=0,5$ (mol) $\to m=28$ gam.

(AI giải đề cho tôi)
Số mol Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ = 80/400 = 0,2 mol, chứa 0,6 mol SO${}_4^{2-}$. Số mol SO${}_2$ = 2,24/22,4 = 0,1 mol. Trong H${}_2$SO${}_4$ đặc nóng, mỗi mol H${}_2$SO${}_4$ either cung cấp SO${}_4^{2-}$ cho muối hoặc bị khử thành SO${}_2$ (tỉ lệ 1:1). Vậy n(H${}_2$SO${}_4$) = 0,6 + 0,1 = 0,7 mol. Khớp đáp án B.

(AI giải đề cho tôi)
Xét phản ứng của 1 mol mỗi chất với HNO3 đặc, nóng (sản phẩm khử là NO2):
- A. FeCO3: Fe2+ bị oxi hóa thành Fe3+ (nhường 1e) và CO3^2- giải phóng CO2. Phương trình: FeCO3 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + CO2 + 2H2O. Số mol khí = 1 (NO2) + 1 (CO2) = 2 mol.
- B. Fe(OH)3: Fe đã ở số oxi hóa +3, không có CO3^2-, chỉ phản ứng trung hòa: Fe(OH)3 + 3HNO3 → Fe(NO3)3 + 3H2O. Số mol khí = 0.
- C. FeSO4: Fe2+ → Fe3+ nhường 1e sinh ra 1 mol NO2; SO4^2- không tạo khí với HNO3: 3FeSO4 + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3 + NO + 2H2O (tỉ lệ 1 mol khí/1 mol FeSO4). Số mol khí = 1.
- D. ZnO: chỉ phản ứng trung hòa: ZnO + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + H2O. Số mol khí = 0.
Vậy FeCO3 tạo nhiều khí nhất (2 mol khí/mol hợp chất). Đáp án A.

Ta có : $n_{Fe}=n_{Cu}=0,1$ mol. Xét hỗn hợp khí X có:
$$\{\begin{array}{l}-\text{BT: e}\to 3n_{NO}+n_{N{O}_2}=3n_{Fe}+2n_{Cu}\Rightarrow n_{NO}=n_{N{O}_2}=0,125\text{ mol}\Rightarrow V=5,6\text{ (l)}\\ n_{NO}=n_{N{O}_2}\end{array}$$