PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP SẮT (Fe) TÁC DỤNG VỚI DUNG DỊCH AXIT H2SO4

I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1. Sắt tác dụng với axit sufuric

Fe + H₂SO₄ loãng → FeSO₄ + H₂

2Fe + 6H₂SO₄ đặc, nóng → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

Fe + H₂SO₄ đặc, nguội → không xảy ra (do hiện tượng thụ động hóa)

2. Oxit sắt tác dụng với axit sufuric

2Fe_xO_y + yH₂SO₄ loãng → xFe₂(SO₄)_y/x +  yH₂O

2Fe_xO_y + (6x – 2y)H₂SO₄ đặc, nóng → xFe₂(SO₄)₃ + (3x – 2y)SO₂ + (6x – 2y)H₂O

3. Phương pháp 

Dạng 1: Tính khối lượng của muối sunfat khi cho sắt, oxit sắt tác dụng với axit sunfuric

 - Fe và kim loại + H₂SO₄ loãng → muối sunfat + H₂

    m_{muối sunfat} = m_h² + 96n_H2

Ví dụ: Cho 23,1g hỗn hợp Zn, Fe và Al vào dung dịch H₂SO₄ dư thu được 0,6 mol hidro. Khối lượng muối sunfat thu được là

m_muối = 23,1 + 96.0,6 = 80,7g.

 - Còn nếu giải phóng khí SO₂ thì công thức tính là 

    m_Muối = m_kl + 96n_SO2

 - Còn nếu Tính khối lượng muối sunfat thu được khi hoà tan hết hỗn hợp oxit sắt bằng H₂SO₄ loãng

    m _{muối sunfat} = m_h² + 80n_H2SO4

 - Còn nếu hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ bằng H₂SO₄ đặc, nóng, dư giải phóng khí SO₂:

    m_Muối=  400/160.(m_h² + 16n_SO2)

 

Dạng 2: Tính thể tích dung dịch axit sunfuric loãng

 - Khi axit sunfuric tác dụng với hỗn hợp oxit sắt

    n_H2SO4 = n_O

Ví dụ: Khử hoàn toàn 12g hh A gồm FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ thu được 10,08g Fe. Tính thể tích dung dịch H₂SO₄ 0,5M cần để hoà tan hết 12g hỗn hợp A.

   Số mol O = (12 – 10,08)/16 = 0,12 mol

   Số mol H₂SO₄ = số mol O = 0,12 mol

   → V_dd = 0,12/0,5 = 0,24 lit = 240 ml

 - Khi Fe và kim loại tác dụng với axit sunfuric loãng tạo ra khí H₂

    n_H2SO4 = n_H2

 - Khi Fe và kim loại tác dụng với axit sunfuric đặc tạo ra khí SO₂

    n_H2SO4 ­= 2n_SO2

Dạng 3: Hỗn hợp Fe và oxit sắt tác dụng với axit sunfuric đặc, nóng

Giả thiết là cho m gam hỗn hợp gồm Fe và các oxit FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ tác dụng với H₂SO₄ thu được a mol khí sO₂:

  Xem hỗn hợp trên gồm có Fe và O

  Gọi x, y là số mol của Fe và O

  Ta có: m_Fe + m_O = m

             56x + 16y = m (1)

Phương trình:

   Fe →  Fe⁺³ + 3e

    x                   3x mol

    O + 2e → O^-2

     y     2y               mol

    S⁺⁵ + 2e → S⁺⁴

            2a       a     mol

Theo ĐLBT electron:

                3x – 2y = 2a (2)

Giải hệ: (1) và (2) ta được x và y

* Lưu ý:

Ngoài ra, hỗn hợp oxit sắt tác dụng với dung dịch HNO₃ thì có thể dùng công thức tính nhanh:

    m_Fe = (7m_hh + 56ne)/10

Trong đó: m_hh = khối lượng của oxit sắt.

                ne là số e nhận = 2a

 

II. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1: Cho 2,32g hỗn hợp gồm FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ (số mol FeO = số mol Fe₂O₃) tác dụng vừa đủ với V lit dung dịch H₂SO₄ 0,5M. Giá trị của V là:

   A. 0,04 lit            

   B. 0,08 lit            

   C. 0,12 lit            

   D. 0,16 lit

Câu 2: Hoà tan 2,81g hh gồm Fe₂O₃, MgO, ZnO trong 500 ml axit H₂SO₄ 0,1M (vừa đủ). Sau phản ứng, hh muối sufat khan thu được khi cô cạn dung dịch có khối lượng là

   A. 6,81g              

   B. 4,81g              

   C. 3,81g              

   D. 5,81g

Câu 3: Oxi hóa chậm m gam Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được 12 gam hỗn hợp X (Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄). Để hòa tan hết X, cần vừa đủ 300 ml dung dịch HCl 1M, đồng thời giải phóng 0,672 lít khí ( đktc). Tính m?

   A. 10,08   

   B. 8,96                

   C. 9,84                

   D. 10,64

Câu 4: Hòa tan hết a gam hỗn hợp 2 oxit sắt bằng 500 ml dung dịch  H₂SO₄ dư sau phản ứng thu được dung dịch chứa FeSO₄ 0,2M và Fe₂(SO₄)₃ 0,3M. Giá trị của a là

   A. 28,8g     

   B. 22,8g     

   C. 34,6g              

   D. 31,2g

Câu 5: Để ag bột Fe ngoài không khí sau một thời gian thu được hh A có khối lượng 75,2g gồm (Fe, FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄). Cho hh A phản ứng hết với dd H₂SO₄ đặc, nóng thu được 6,72 lit SO₂ (đkc). khối lượng a là

   A. 11,2g                      

   B. 22,4g                      

   C. 25,3g                      

   D. 56g

Câu 6:Hòa tan hoàn toàn 20,88 gam một oxit sắt bằng dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng thu được dung dịch X và 3,248 lít khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Cô cạn dung dịch X, thu được m gam muối sunfat khan. Giá trị của m là

   A. 52,2.                              

   B. 54,0.                                   

   C. 58,0.                                  

   D. 48,4.

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng