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

(a) $Fe+CuC{l}_2\to FeC{l}_2+Cu$; (b) $3F{e}^{2+}+4H^{+}+N{O}_3^{-}\to 3F{e}^{3+}+NO+2H_{2}O$; (c) $KHS{O}_4+KHC{O}_3\to K_{2}S{O}_4+C{O}_2+H_{2}O$; (d) $2F{e}_3{O}_4+10H_{2}S{O}_4$ đặc nóng $\to 3F{e}_2(S{O}_4{)}_3+S{O}_2+10H_{2}O$; (e) Không phản ứng; (g) $CaC{O}_3+H_{2}S{O}_4\to CaS{O}_4+C{O}_2+H_{2}O$.

(AI giải đề cho tôi)
Số mol Fe ban đầu: $n_{Fe}=\frac{24}{160}\cdot 2=0,3$ mol.

Hòa tan X trong HCl dư:
- Khí H${}_2$: $n_{H_2}=\frac{1,792}{22,4}=0,08$ mol. Chỉ Fe kim loại tạo H${}_2$ (Fe + 2HCl → FeCl${}_2$ + H${}_2$), nên $n_{F{e}^0}=0,08$ mol.
- FeCl${}_3$: $n_{F{e}^{3+}}=\frac{19,5}{162,5}=0,12$ mol.
- Suy ra Fe(II) trong X (FeO và Fe${}_3$O${}_4$): $n_{F{e}^{2+}}=0,3-0,08-0,12=0,10$ mol.

Do bảo toàn điện tích, số mol O trong X:
$$n_O=\frac{2n_{F{e}^{2+}}+3n_{F{e}^{3+}}}{2}=\frac{2(0,10)+3(0,12)}{2}=\frac{0,56}{2}=0,28\text{mol}$$
(Không cần biết tỉ lệ FeO : Fe${}_3$O${}_4$ cụ thể.)

Khối lượng X:
$$m=m_{Fe}+m_O=0,3\cdot 56+0,28\cdot 16=16,8+4,48=21,28\text{gam}$$
Vậy $m=21,28$ gam, khớp đáp án C (cũng đúng với đáp án của đề).

(AI giải đề cho tôi)
Khối lượng O tăng thêm: 5,92 − 4,16 = 1,76 g = 0,11 mol O. Gọi a mol Mg, b mol Fe. Khi đốt, Mg tạo MgO, Fe tạo Fe3O4 (sản phẩm của Fe trong O2). Ta có: 24a + 56b = 4,16 và a + (4/3)b = 0,11. Giải hệ: a = 0,11 − 4b/3, thay vào: 24(0,11 − 4b/3) + 56b = 4,16 → 2,64 − 32b + 56b = 4,16 → 24b = 1,52 → b = 0,0633; a = 0,0256. Kiểm tra khối lượng: 24(0,0256) + 56(0,0633) ≈ 4,16 g ✓. Hòa tan X trong HCl: MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O; Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O. Khối lượng muối: m(MgCl2) = 0,0256 × 95 = 2,432 g; phần Fe: mỗi mol Fe3O4 tạo muối chứa 3 mol Fe và 8 mol Cl → khối lượng muối trên 1 mol Fe = 56 + 8×35,5/3 = 150,67 g → m = 0,0633 × 150,67 = 9,538 g. Tổng m ≈ 2,432 + 9,538 = 11,97 g. Đáp án D, khớp với đáp án nguồn.

$n_{O\text{ bị laˆˊy}}=n_{C{O}_2}=n_{CaC{O}_3}=0,15$
$⟶m=7,6+m_{O\text{ bị laˆˊy}}=10$ gam

Hướng dẫn giải:
$H_2+F{e}_2{O}_3\to H_{2}O+(Fe,O)$
x/2 0,08 (x, y)
$(Fe,O)+HCl\to (Fe,Cl)+H_{2}O$
(x, y) 2y (x, 2y)
$(Fe,Cl)+HCl\to (Fe,OH)+H_{2}O$
(x, 2y) (x, 2y)
$\{56x+17.2y=37,94$
(Hệ phương trình trong bản gốc bị lỗi font, không thể khôi phục đầy đủ từ ảnh; chỉ thấy phương trình 56x + 17.2y = 37,94)
vậy $m=160.0,19=30,4$ gam

$n_{F{e}^{3+}}+n_{F{e}^{2+}}=(0,\mathrm{3.42.10})/56=2,25$ mol
$F{e}^{3+}:F{e}^{2+}=1:4⟶n_{F{e}^{3+}}=0,45$ và $n_{F{e}^{2+}}=1,8$
$⟶n_{O{H}^{-}}=3n_{F{e}^{3+}}+2n_{F{e}^{2+}}=4,95$
$⟶n_{Ca(OH{)}_2}=2,475⟶m_{Ca(OH{)}_2}=183,15$ gam

Hàm lượng Fe trong 70m³ nước là 3.0,30.70.1000 = 63000 mg = 63 gam ⟹ $n_{Fe}=1,125mol$
$n_{F{e}^{2+}}=1,0125$; $n_{F{e}^{3+}}=0,1125$
$4F{e}^{2+}+\cdots \to 8H^{+}$: 1,0125 ⟶ 2,025
$H^{+}+O{H}^{-}\to H_{2}O$: 2,025 ⟶ 2,025
$F{e}^{3+}+3O{H}^{-}\to Fe(OH{)}_3$: 0,1125 ⟶ 0,3375
⟹ $n_{O{H}^{-}}=2,025+0,3375=2,3625mol$
⟹ $n_{Ca(OH{)}_2}=\frac{1}{2}{n}_{O{H}^{-}}=1,18125mol$
⟹ $m_{Ca(OH{)}_2}=1,18125.74=87,4125gam$

(AI giải đề cho tôi) nFe = 8,4/56 = 0,15 mol; nS = 3,2/32 = 0,1 mol. Fe dư nên phản ứng Fe + S → FeS tạo 0,1 mol FeS, dư 0,05 mol Fe. Hỗn hợp X gồm 3 chất (FeS, Fe dư và S — S không tan trong HCl nên vẫn tính vào X). Hòa tan phần tan trong HCl: FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S (cần 0,2 mol HCl); Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (cần 0,1 mol HCl). Tổng nHCl = 0,3 mol → V = 0,3/1 = 0,3 lít = 300 ml. (Lưu ý: S không tan trong HCl, đề hiểu 'hòa tan hết X' theo cách xử lý của đáp án nguồn.)

Đáp án 125.
$F{e}_2(S{O}_4{)}_3+3Ca(OH{)}_2\to 2Fe(OH{)}_3+3CaS{O}_4$
$4FeS{O}_4+4Ca(OH{)}_2+O_2+2H_{2}O\to 4Fe(OH{)}_3+4CaS{O}_4$
$n_{F{e}_2(S{O}_4{)}_3}$ = x; $n_{FeS{O}_4}$ = 6x
$m_{Fe}$ = 56(2x + 6x) = 0,3.28.10 → x = 0,1875 mol (0,3 mg/L = 0,3 g/m${}^3$)
→ $n_{Ca(OH{)}_2}$ = 3x + 6x = 1,6875 mol
→ $m_{Ca(OH{)}_2}$ ≈ 125 gam

(AI giải đề cho tôi)
Fe${}_3$O${}_4$ tác dụng với H${}_2$SO${}_4$ loãng: Fe${}_3$O${}_4$ + 4H${}_2$SO${}_4$ → Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ + FeSO${}_4$ + 4H${}_2$O. Cu không tác dụng với H${}_2$SO${}_4$ loãng, nhưng Fe${}^{3+}$ oxi hóa được Cu: Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ + Cu → 2FeSO${}_4$ + CuSO${}_4$. Vì sau phản ứng còn kim loại không tan (Cu dư), Fe${}^{3+}$ đã bị khử hết, nên dung dịch X chỉ chứa hai muối CuSO${}_4$ và FeSO${}_4$. Đáp án A, trùng với đáp án nguồn.

(AI giải đề cho tôi)
Xét tác dụng của H2SO4 đặc nóng, dư với từng chất:
- Fe2O3: Fe ở số oxi hóa +3 (cao nhất), chỉ phản ứng trao đổi: Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O, không tạo SO2.
- FeS: S2- bị H2SO4 đặc oxi hóa tạo SO2 (2FeS + 10H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 7SO2 + 10H2O), có SO2.
- Fe(OH)2: Fe2+ bị oxi hóa lên Fe3+, H2SO4 bị khử thành SO2, có SO2.
- Fe3O4: chứa Fe2+ nên bị oxi hóa, tạo SO2.
- FeCO3: chứa Fe2+, phản ứng tạo SO2 (đồng thời CO2), có SO2.
- Fe(OH)3: Fe ở +3, chỉ phản ứng trao đổi: 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O, không tạo SO2.
Vậy chỉ có 2 chất (Fe2O3 và Fe(OH)3) không tạo khí SO2. Kết quả trùng với đáp án nguồn B.

Tóm tắt đề:

$0,04mol\{\begin{array}{l}C{O}_2\\ H_{2}O\end{array}\stackrel{+C}{\to }0,07molY\{\begin{array}{l}CO\\ H_2\\ C{O}_2\end{array}\stackrel{+20g\{\begin{array}{l}F{e}_2{O}_3\\ CuO\end{array}du}{\to }\{\begin{array}{l}m(g)CR\\ C{O}_2\\ H_{2}O\end{array}$

Giải:
Các quá trình phản ứng trên tóm gọn lại có thể hiểu như sau:

$0,07mol\{\begin{array}{l}0,04mol\{\begin{array}{l}C{O}_2\\ H_{2}O\end{array}\stackrel{+20g\{\begin{array}{l}F{e}_2{O}_3\\ CuO\end{array}}{\to }\{\begin{array}{l}0,04mol\{\begin{array}{l}C{O}_2\\ H_{2}O\end{array}\\ C{O}_2\end{array}\\ C\end{array}$ với $m(g)$ CR

BT C: $n_{C{O}_2}=n_C=0,07-0,04=0,03$ mol

BTKL: $m=m_C+m_{(F{e}_2{O}_3,CuO)}-m_{C{O}_2}=12.0,03+20-44.0,03=19,04$ g

Sử dụng bảo toàn electron (BTE) nhận xét được số mol e SO${}_2$ trao đổi là 2 mol e. Vậy X và Y cũng phải trao đổi mỗi chất là 1 mol e. Vậy X và Y đều phải chứa Fe${}^{2+}$ để tăng lên Fe${}^{3+}$

(AI giải đề cho tôi) A: Fe + Cl₂ dư → FeCl₃ (sắt (III)). B: H₂SO₄ đặc, nóng dư oxi hóa Fe₃O₄ tạo Fe₂(SO₄)₃ và SO₂, không thu được muối sắt (II). C: Fe + AgNO₃ dư → Fe(NO₃)₂, nhưng Ag⁺ dư có thể oxi hóa tiếp Fe²⁺ thành Fe³⁺ (2Fe²⁺ + 2Ag⁺ → 2Fe³⁺ + 2Ag), nên không đảm bảo muối sắt (II). D: Fe dư + HNO₃ loãng: 4Fe + 10HNO₃(loãng) → 4Fe(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O; do Fe dư nên Fe²⁺ không bị oxi hóa thành Fe³⁺, thu được muối sắt (II).

A. $NaHC{O}_3+HCl⟶NaCl+C{O}_2+H_{2}O$
B. $FeS+HCl⟶FeC{l}_2+H_{2}S$
C. Không phản ứng
D. $F{e}^{2+}+H^{+}+N{O}_3^{-}⟶F{e}^{3+}+NO+H_{2}O$

Y gồm 2 khí $⟶C{O}_2$ và $N{O}_2$
$n_{HCl}=1⟶n_O(X)=n_{H_{2}O}=0,5$
$⟶n_{C{O}_2}+n_{N{O}_2}=0,5$
$n_{Fe(N{O}_3{)}_2}=0,15⟶n_{N{O}_2}=0,3⟶n_{C{O}_2}=0,2$
$⟶n_{FeC{O}_3}=0,2⟶m_{FeC{O}_3}=23,2$ gam

(AI giải đề cho tôi)
Xét từng trường hợp với dung dịch lấy lượng dư:
- Fe + CuSO₄ (dư): Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu, sinh muối sắt(II) FeSO₄. Không phải sắt(III).
- Fe + H₂SO₄ loãng (dư): Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂, sinh FeSO₄, muối sắt(II).
- Fe + AgNO₃ (dư): Ag⁺ dư oxi hóa Fe đến Fe³⁺: Fe + 3AgNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 3Ag (E°(Ag⁺/Ag) = 0,80 V > E°(Fe³⁺/Fe) = −0,04 V), sinh muối sắt(III).
- Fe + H₂SO₄ đặc nóng (dư): 2Fe + 6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O, sinh muối sắt(III).
Vậy có 2 trường hợp sinh muối sắt(III): AgNO₃ và H₂SO₄ đặc nóng → đáp án D, khớp với đáp án nguồn (65-D).

(AI giải đề cho tôi) Xét từng trường hợp với Fe (lượng dư dung dịch chất khác):
- Fe + CuSO${}_4$ (dư): Fe + Cu${}^{2+}$ → Fe${}^{2+}$ + Cu → muối sắt(II), không phải sắt(III).
- Fe + H${}_2$SO${}_4$ loãng (dư): Fe + 2H${}^{+}$ → Fe${}^{2+}$ + H${}_2$ → muối sắt(II).
- Fe + AgNO${}_3$ (dư): Fe + 4AgNO${}_3$ → Fe(NO${}_3$)${}_3$ + 3Ag (do Ag${}^{+}$ dư oxi hóa Fe${}^{2+}$: Fe${}^{2+}$ + Ag${}^{+}$ → Fe${}^{3+}$ + Ag) → muối sắt(III). ✔
- Fe + H${}_2$SO${}_4$ đặc nóng (dư): 2Fe + 6H${}_2$SO${}_4$ → Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ + 3SO${}_2$ + 6H${}_2$O → muối sắt(III). ✔
Vậy có 2 trường hợp sinh ra muối sắt(III) → chọn D.

(AI giải đề cho tôi)
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu, thu được muối sắt (II) là FeSO4. Các phương án khác: HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nóng làm Fe thụ động; AgNO3 cho muối sắt (II) nhưng AgNO3 dư có thể oxi hóa Fe2+ lên Fe3+ (2Fe2+ + ... ), thực tế với AgNO3 dư Fe2+ bị oxi hóa thành Fe3+, nên không thu được muối sắt (II). Đáp án khớp với đáp án nguồn 45-B.