PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP SẮT VÀ OXIT SẮT TÁC DỤNG VỚI AXIT HNO3

I. CƠ SỞ LÍ THUYẾT

1. Sắt tác dụng với axit nitric

Fe + 6HNO₃ đặc, nóng → Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

Fe + 4HNO₃ loãng → Fe(NO₃)₃ + 4NO + 2H₂O

Fe + HNO₃ đặc, nguội → không xảy ra (do hiện tượng thụ động hóa)

2. Oxit sắt tác dụng với axit nitric

Fe_xO_y + (6x – 2y)HNO₃ đặc → xFe(NO₃)₃ + (3x – 2y)NO_­2 + (3x – y)H₂O

3Fe_xO_y + (12x – 2y)HNO₃ loãng → 3xFe(NO₃)₃ + (3x – 2y)NO_­ + (6x – y)H₂O

3. Phương pháp giải bài tập

Giả thiết là cho m gam hỗn hợp gồm Fe và các oxit FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ tác dụng với HNO₃ thu được a mol khí NO₂:

  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

    N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴

                a       a     mol

Theo ĐLBT electron:

                3x – 2y = a (2)

Giải hệ: (1) và (2) ta được x và y

* Lưu ý:

 Nếu sản phẩm thu được là b mol khí NO 

  → 3x – 2y = 3b (2’)

 Nếu sản phẩm thu được là amol NO₂ và b mol khí NO 

  → 3x – 2y = a + 3b (2’’)

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 (nếu a mol NO₂ thì ne = a và b mol NO thì ne = 3b)

Ví dụ: Cho 11,36 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃ 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). Tính khối lượng Fe có trong hỗn hợp.

 m_Fe = (7.11,36 + 56.0,06.3)/10 = 8,96g

 - Tính khối lượng muối thu được khi hoà tan hết hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ bằng HNO₃ đặc, nóng, dư giải phóng khí NO₂:

   m_Muối=  242/80.(m_h² + 8n_NO2)

 - Tính khối lượng muối thu được khi hoà tan hết hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ bằng HNO₃ đặc, nóng, dư giải phóng hỗn hợp khí NO và NO₂:

    m_Muối=  242/80.(m_h² + 8.n_NO2 +24.n_NO)

II. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1: Để mg bột Fe ngoài không khí, sau một thời gian thu được hh A có khối lượng là 12g gồm Fe, FeO, Fe₃O₄ và Fe₂O₃. Cho B tác dụng với một lượng dư HNO₃ thu được 2,24 lit khí NO (đkc). khối lượng m của Fe là

   A. 10,08g                    

   B. 5,04g                      

   C. 20,16g                    

   D. 2,52g

Câu 2: Oxi hoá hoàn toàn 2,184g bột Fe thu được 3,048g hh A gồm 2 oxit sắt. Hoà tan hoàn toàn hh A bằng dung dịch HNO₃ (dư). Tính thể tích NO (duy nhất) thoát ra (đkc).

   A. 0,0672 lit               

   B. 0,8736 lit                

   C. 0,0224 lit                

   D. 0,0448 lit

Câu 3: Cho luồng khí CO đựng mg Fe₂O₃ ở nhiệt độ cao thu được 6,72g hh A gồm 4 chất rắn khác nhau. Hoà tan A hoàn toàn trong dd HNO₃ dư tạo thành 0,448 lit NO (đkc). Giá trị m là:

   A. 5,56g                      

   B. 6,64g                      

   C. 7,2g            

   D. 8,81g

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