6 dạng bài tập Crom, Sắt, Đồng trong đề thi Đại học có giải chi tiết - Hoá học lớp 12

6 dạng bài tập Crom, Sắt, Đồng trong đề thi Đại học có giải chi tiết

Với 6 dạng bài tập Crom, Sắt, Đồng trong đề thi Đại học có giải chi tiết Hoá học lớp 12 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập Crom, Sắt, Đồng từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

Dạng 1: Xác định công thức oxit sắt

Phương pháp:

Lập tỉ lệ x/y tối giản nhất ⇒ công thức phân tử

Xác định khối lượng mol

Ví dụ 1 : Dẫn luồng khí CO dư qua ống đựng một bột oxit sắt ( Fe_xO_y) ở nhiệt độ cao. Sau khi phản ứng kết thúc thu được 0,84g sắt và dẫn khí sinh ra vào nước vôi trong dư thì thu được 2g kết tủa. Công thức phân tử của Fe_xO_y là:

A. Fe₃O₄    B. FeO    C. Fe₂O₃    D. Fe₂O

Hướng dẫn giải :

n↓ = n_CO2 = n_{O oxit} = 0,02mol

n_Fe = 0,015

x: y = n_Fe: n_O = 0,015: 0,02 = 3:4 ⇒ Fe₃O₄

→ Đáp án A

Ví dụ 2 : Hòa tan hết 18,56 (g) một oxit sắt bằng dung dịch HNO₃ thu được 0,224 (l) một chất khí X (dktc) và dung dịch chỉ chứa một muối và HNO₃ dư. Công thức của oxit sắt và của X là:

A. FeO và NO

B. Fe₃O₄ và NO₂

C. Fe₃O₄ và N₂O

D. FeO và NO₂

Hướng dẫn giải :

→ Đáp án A:

n_{e nhường} = n_FeO = 0,257 mol

n_{e nhận} = 3n_NO = 0,03 mol

n_{e nhường} ≠ n_{e nhận} ⇒ loại

→ Đáp án B:

n_{e nhường} = n_Fe3O4 = 0,08 mol

n_{e nhận} = n_NO2 = 0,01

n_{e nhường} ≠ n_{e nhận} ⇒ loại

→ Đáp án C:

n_{e nhường} = n_Fe3O4= 0,08 mol

n_{e nhận} = 8 n_N2O = 0,08 mol = n_{e nhường}

→ Đáp án C

Ví dụ 3 : Khử hoàn toàn m gam oxit M_xO_y cần vừa đủ 17,92 lít khí CO (đktc), thu được a gam kim loại M. Hòa tan hết a gam M bằng dung dịch H2SO4 đặc nóng dư, thu được 20,16 lít SO₂ ( sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Oxit M_xO_y là:

A. Cr₂O₃    B. FeO    C. Fe₃O₄    D. CrO

Hướng dẫn giải :

n_CO = 0,8 mol; nSO2 = 0,9 mol

Gọi n là hóa trị của kim loại M (n = 1, 2, 3)

M + H₂SO₄:

Nhường e: M → M⁺ⁿ + ne Nhận e: S + 2e → S⁺⁴

1,8/(n ) ← 1,8 ⇐ 1,8 ← 0,9 (mol)

n_{O( oxit)} = n_CO = 0,8

⇒ x: y = 1,8/(n ): 0,8 = 9/(4n )

Nếu n = 1 ⇒ x: y = 9: 4 (loại)

Nếu n = 2 ⇒ x: y = 9: 8 (loại )

Nếu n = 3 ⇒ x: y = 3: 4 ⇒ Fe₃O₄

→ Đáp án C

Dạng 2: Sắt và hợp chất của sắt tác dụng với axit có tính oxi hóa

Phương pháp:

Với sắt có 2 cặp oxi hóa khử: Fe³⁺/Fe²⁺ và Fe²⁺/Fe

Chú ý:

   + Nếu Fe dư sau quá trình phản ứng thì chỉ tạo muối Fe²⁺ do: Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺

   + NO₃^- trong môi trường H⁺ có tính oxi hóa mạnh như axit HNO₃

Ví dụ 1 : Cho 18,5 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe₃O₄ tác dụng với 200ml dung dịch HNO₃ a (mol/lít). Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch B và 1,46 gam kim loại. Khối lượng muối trong B và giá trị của a là:

A. 24,3g và 1,6M

B. 48,6g và 3,2M

C. 54g và 3,2M

D. 36,45g và 1,8M

Hướng dẫn giải :

Sau phản ứng còn 1,46g kim loại ⇒ Fe dư, muối chỉ có muối Fe₂₊

Gọi n_{Fe pư} = x mol; n_Fe3O4 = y mol

⇒ 56x + 232y = 18,5 – 1,46 = 17,04g (1)

Bảo toàn e: 2x = 0,3 + 6y ⇒ x – y = 0,15 mol (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,18 mol; y = 0,03mol

n_Fe²⁺ = x + 3y = 0,27 ⇒ m_Fe(NO3)2 = 0,27.180 = 48,6g

Bảo toàn N: n_HNO3 = 2n_Fe(NO3)2 + n_NO = 0,54 + 0,1 = 0,64 mol

a = 0,64: 0,2 = 3,2 (mol/l)

→ Đáp án B

Ví dụ 2 : Cho 6,72g Fe vào 400ml dung dịch HNO₃ 1M, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO ( sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch X. Dung dịch X có thể hòa tan tối đa được m gam Cu. Gía trị m là:

A. 1,92    B. 0,64    C. 3,84    D. 3,20

Hướng dẫn giải :

n_Fe = 0,12 mol; n_HNO3 = 0,4 mol

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

0,12       0,4 (mol)

⇒ Fe dư; HNO₃ hết

n_{Fe pư} = n_Fe(NO3)3 = 1/4 n_HNO3 = 0,1 mol

n_{Fe dư} = 0,02

Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺

0,02        0,1

⇒ Fe bị hòa tan hết; Fe3+dư = 0,1 – 0,04 = 0,06 mol

Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

0,03 ← 0,06 (mol)

m_Cu = 1,92g

→ Đáp án A

Ví dụ 3 : Cho m gam bột Fe vào 800ml dung dịch hỗn hợp gồm Cu(NO₃)₂ 0,2M và H₂SO₄ 0,25M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,6m gam hỗn hợp bột kim loại và V lít khí NO( sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Gía trị m và V lần lượt là:

A. 17,8 và 4,48

B. 17,8 và 2,24

C. 10,8 và 4,48

D. 10,8 và 2,24

Hướng dẫn giải :

Dung dịch có NO3^- và H⁺ nên có tính oxi hóa như HNO3

Sau phản ứng thu được hỗn hợp bột kim loại ⇒ Fe dư

n_H⁺ = 2 n_H2SO4 = 0,4 mol; n_NO3^- = 2n_Cu(NO3)2 = 0,32; n_Cu²⁺ = 0,16

Fe + 4H₊ NO3^- → Fe3+ + NO + 2H2O

0,1 ← 0,4 →     0,1         0,1 (mol)

⇒H⁺ hết ⇒ n_Fe = 1/4 n_H⁺ = 0,1 mol

Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu

0,16     ← 0,16        0,16 (mol)

Fe + 2Fe₃₊ → 3Fe₂₊

0,05 ← 0,1 (mol)

n_{Fe pư} = 0,1 + 0,16 + 0,05 = 0,31mol

m_{kim loại} = m_{Fe dư} + m_{Cu sinh ra} = m – 56.0,31 + 0,16.64 = m – 7,12 = 0,6m

⇒m = 17,8g

n_NO = 1/4 n_H⁺ = 0,1 ⇒ V= 2,24l

→ Đáp án B

Dạng 3: Đồng và hợp chất của đồng tác dụng với axit có tính oxi hóa

Phương pháp: Cu có tính khử yếu chỉ tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh như HNO₃, H₂SO₄ đặc nóng

Chú ý: NO₃^- trong môi trường H⁺ có tính oxi hóa mạnh như axit HNO₃

Ví dụ 1 : Thực hiện hai thí nghiệm:

TN1: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch HNO₃ 1M thoát ra V1 lít NO.

TN2: Cho 3,84 gam Cu phản ứng với 80 ml dung dịch chứa HNO₃ 1M và H₂SO₄ 0,5M thoát ra V2 lít NO. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất, các thể tích khí đo ở cùng điều kiện.Quan hệ giữa V₁ và V₂ là:

A. V₂ = V₁.

B. V₂ = 2V₁.

C. V₂ = 2,5V₁.

D. V₂ = 1,5V₁.

Hướng dẫn giải :

n_Cu = 0,06 mol; n_HNO3 = 0,08 mol

TN1:

3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

0,06       0,08

⇒ Cu dư; n_NO = 1/4 n_H2O = 0,02 mol

TN2:

n_H⁺= n_HNO3 + 2n_H2SO4 = 0,16 mol

3Cu + 8H+ + 2NO₃^- → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

0,06       0,16       0,08

⇒ Cu²⁺, H⁺ phản ứng vừa đủ với nhau, NO₃^- dư

n_NO = 2/3n_Cu = 0,04

⇒ V₁: V₂ = 1: 2

→ Đáp án B

Ví dụ 2 : Cho 2,56 gam kim loại Cu phản ứng hoàn toàn với 25,2 gam dung dịch HNO₃^- 60% thu được dung dịch A. Biết rằng nếu thêm 210ml dung dịch KOH 1M vào A rồi cô cạn và nung sản phẩm thu được tới khối lượng không đổi thì được 20,76 gam chất rắn. Số mol HNO₃ bị khử là:

A. 0,08    B. 0,04    C. 0,12    D. 0,24

Hướng dẫn giải :

+ n_Cu= 0,04 mol; n_HNO3(đầu)=0,24mol ; n_KOH(đầu)=0,21mol

Cu phản ứng hết HNO₃ dư; gọi n_HNO3 dư = x mol

Sơ đồ :

+ Rắn sau nung CuO: 0,04 mol; KNO₂: 0,08+x; KOH( có thể dư ):0,13-x (mol)

80.0,04 + 85(0,08 +x) + 56(0,13-x)=20,76 ⇒ x = 0,12

⇒ n_HNO3 pư Cu = 0,24 – 0,12 = 0,12 mol

Vậy dung dịch A gồm: Cu(NO3)2 (0,04 mol); HNO3(0,12 mol)

n_N+5 bị khử = n_{HNO3 pư} – n_{NO3^- (muối)} = 0,12 – 0,04.2 = 0,04 mol

→ Đáp án B

Dạng 4: Hỗn hợp sắt, đồng và hợp chất của chúng tác dụng với axit có tính oxi hóa

Phương pháp:

Dạng phương trình phản ứng :Y^y+ +X → X^x+ + Y

Như vậy:

Nếu sau phản ứng còn kim loại thì muối thu được không có muối của ion Fe₊₃.

Vì: Fe + 2Fe³⁺ → 3Fe²⁺

hoặc: Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺

Ví dụ 1 : Đem nung hỗn hợp A gồm 2 kim loại: x mol Fe và 0,15 mol Cu trong không khí một thời gian, thu được 63,2g hỗn hợp B gồm 2 kim loại trên và hỗn hợp các oxit của chúng. Đem hoà tan hết lượng hỗn hợp B bằng dung dịch H₂SO₄ đặc nóng dư thì thu được 0,3 mol SO₂. x là:

A. 0,6 mol    B. 0,7 mol    C. 0,4 mol     D. 0,5 mol

Hướng dẫn giải :

Bỏ qua các giai đoạn trung gian, quan tâm sự thay đổi số oxi hóa đầu và cuối của các nguyên tố

Gọi n O phản tác dụng với A tạo B là: a mol

⇒ m B = m A + m O = 56x + 0,15.64 + 16a = 63,2g

⇒ 56x + 16a = 53,6g (1)

Bảo toàn e: 3x + 0,3 = 0,6 + 2a ⇒ 3x – 2a = 0,3 mol (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,7; a = 0,9

→ Đáp án B

Ví dụ 2 : Hòa tan m (g) hỗn hợp Fe và Cu trong đó Fe chiếm 40% khối lượng bằng dung dịch HNO₃ thu được dung dịch X; 0,448 lít NO duy nhất (đktc) và còn lại 0,65m (g) kim loại. Khối lượng muối trong dung dịch X là:

A. 5,4g    B. 6,4g    C. 11,2g    D. 4,8g

Hướng dẫn giải :

m_Fe = 0,4m; m_Cu = 0,6m

m_{KL dư} > m_Cu ⇒ Chưa phản ứng và Fe dư

m_{Fe dư} = 0,65m – 0,6m = 0,05m; m_{Fe pư} = 0,35m

Muối tạo thành chủ có muối Fe²⁺ ( do kim loại dư)

Bảo toàn e:

2n_Fe = 3 n NO ⇒2. 0,35m/56 = 3. 0,02 ⇒ m = 4,8g

n_Fe(NO3)2 = n_{Fe pư} = 0,35m/56 = 0,03 mol

m_muối = m_Fe(NO3)2 = 0,03.180 = 5,4g

→ Đáp án A

Dạng 5: Quy đổi sắt

Phương pháp:

Sử dụng khi gặp các bài toán hỗn hợp các hợp chất của Fe

- Khi gặp hỗn hợp nhiều chất ( từ 3 chất trở lên) → hỗn hợp 2 chất ( hoặc chỉ còn 1 chất) ta phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn khối lượng.

- Có thể quy đổi về bất kì cặp chất nào ( thậm chí 1 chất). Tuy nhiên cặp chất nào đơn giản có ít phản ứng oxi hóa khử nhất để đơn giản việc tính toán.

- Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm đó là do sự bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn

- Khi quy đổi hỗn hợp X về một chấ Fe_xO_y tìm được chỉ là một oxit giả định không có thực ( có thể khác 3 oxit của sắt)

Chú ý: Thường quy đổi thành FeO và Fe₂O₃ đơn giản nhất

Ví dụ 1 : Cho 11,36g hỗn hợp 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 và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Gía trị của m là:

A. 38,72    B. 35,50    C. 49,09    D. 34,36

Hướng dẫn giải :

Cách 1: Quy đổi hỗn hợp thành Fe và Fe₂O₃

Bảo toàn e: 3n_Fe = 3 n_NO ⇒ n_Fe = n_NO = 0,06 mol

⇒ n_Fe2O3 = (11,36-0,06.56)/160 = 0,05 mol

Bảo toàn Fe: n_Fe(NO3)3 = n_Fe + 2 n_Fe2O3 = 0,06 + 0,1 = 0,16 mol

m_Fe(NO3)3 = 0,16.242 = 38,72g

Cách 2: Quy đổi hốn hợp thành Fe (x mol) và O ( y mol)

⇒ 56x + 16y = 11,36g (1)

Viết quá trình cho nhận e và bảo toàn e ta có:

3n_Fe = 2 n_O + 3 n_NO ⇒ 3x = 2y + 0,18

⇒ 3x – 2y = 0,18 (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,16; y = 0,15

m_Fe(NO3)3 = 0,16.242 = 38,72 (g)

→ Đáp án A

Ví dụ 2 : Hòa tan hoàn toàn 2,44g hỗn hợp bột X gồm Fe_xO_y và Cu bằng dung dịch H₂SO₄ đặc nóng dư. Sau phản ứng thu được 0,504 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc) và dung dịch chứa 6,6g hỗn hợp muối sunfat. Phần trăm khối lượng của Cu trong X là:

A. 39,34%    B. 65,57%    C. 26,23%    D. 13,11%

Hướng dẫn giải :

Quy đổi hỗn hợp X thành Fe (a mol); O( b mol); Cu( c mol)

⇒ 56a + 16b + 64c = 2,44g (1)

Muối thu đươc là Fe_2(SO4)3 (a/2mol); CuSO₄ (c mol)

m_muối = m_Fe2(SO4)3 + m_CuSO4 = 200a + 160c = 6,6 (2)

Viết quá trình cho nhận e và bảo toàn e:

3n_Fe + 2 n_Cu = 2 n_NO + 2n_SO2

⇒ 3a + 2c – 2b = 0,045(3)

Từ (1)(2)(3) ⇒ a = 0,025; b = 0,025; c = 0,01

⇒ %m_Cu = 0,01.64/2,44.100% = 26,23%

→ Đáp án C

Ví dụ 3 :Nung 8,4g Fe trong không khí, sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO. Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO₃ dư thu được 2,24 lít khí NO₂ (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Gía trị của m là:

A. 11,2g    B. 10,2g    C. 7,2g    D. 6,9g

Hướng dẫn giải :

Quy đổi hỗn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3:

n_Fe = n_FeO + 2 n_Fe2O3 = 0,15 mol

FeO + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

0,1           ←                                           0,1 (mol)

⇒ n_Fe2O3 = 0,025

⇒ m = m_FeO + m_Fe2O3 = 0,1.72 + 0,025.160 = 11,2g

→ Đáp án B

Dạng 6: Một số dạng toán về crom, đồng, thiếc, bạc

Phương pháp:

- Các hợp chất của Cu, Ag, Zn có khả năng tạo phức với NH₃

- Oxit và hidroxit của Zn, Cr có tính lưỡng tính như của Al

Ví dụ 1 : Hòa tan hoàn toàn 1,23g hỗn hợp X gồm Cu và Al vào dung dịch HNO₃ đặc, nóng thu được 1,344 lít khí NO₂ ( sản phẩm khử duy nhất ở đktc) và dung dịch Y. Sục từ từ khí NH3 (dư) vào dung dịch Y, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa. Phần trăm về khối lượng của Cu trong hỗn hợp X và giá trị của m lần lượt là:

A. 21,95% và 0,78

B. 78,05% và 0,78

C. 78,05% và 2,25

D. 21,95% và 2,25

Hướng dẫn giải :

Gọi n_Cu = x mol; n_Al = y mol ⇒ 64x + 27y = 1,23g (1)

Khi phản ứng với HNO₃, bảo toàn e:

2n_Cu + 3 nAl = n_NO2 ⇒ 2x + 3y = 0,06 mol (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 0,015; y = 0,01

⇒ %m_Cu = 0,01.64/1,23 .100% = 78,05%

Dung dịch Y tác dụng với NH₃ dư chỉ thu được kết tủa là Al(OH)₃, do Cu(OH)₂ sinh ra tạo phức tan với NH₃

n_Al(OH)3 = n_Al = 0,01 ⇒ m = 0,01.78 = 0,78g

→ Đáp án B

Ví dụ 2 : Khi cho 100g hợp kim gồm có Fe, Cr và Al tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH thu được 6,72 lít khí. Lấy bã rắn không tan cho tác dụng với một lượng dư dung dịch HCl ( khi không có không khí) thu được 38,08 lít khí. Các thể tích khí đo được ở đktc. Thành phần % của Fe, Cr, Al trong hợp kim lần lượt là:

A. 95,2%; 4%; 0,8%

B. 95,2%; 0,8%; 4%

C. 86,8%; 7,8%; 5,4%

D.86,8%; 5,4%; 7,8%

Hướng dẫn giải :

Khi cho hợp kim tác dụng với NaOH chỉ có Al tham gia phản ứng

n_Al = 2/3n_H2 = 0,2 mol ⇒ m_Al = 5,4g

Bã rắn không tan gồm Fe ( x mol)và Cr ( y mol)

m_Fe + m_Cu = 56x + 52y = 100 – 5,4 = 94,6g (1)

Khi hòa tan bã rắn vào HCl: n_H2 = n_Fe + n_Cr ⇒ x + y = 1,7 (2)

Từ (1)(2) ⇒ x = 1,55; y = 0,15

%m_Fe = 1,55.56/100.100% = 86,8%

%m_Al = 5,4/100.100% = 5,4%

%m_Cr = 7,8%

→ Đáp án C

Ví dụ 3 : Nung nóng 16,8g hỗn hợp Au, Ag, Cu, Fe, Zn với một lượng dư khí O₂, đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 23,2 gam chất rắn X. Thể tích dung dịch HCl 2M vừa đủ để phản ứng với chất rắn X là:

A. 600ml    B. 200ml    C. 800ml    D. 400ml

Hướng dẫn giải :

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

m_O2 = 23,2 – 16,8 = 6,4g ⇒ nO = 0,4 mol

Bảo toàn điện tích ta có:

n_H⁺ = 2n_O^2- ⇒ nH+ = 0,8 mol

V_HCl = 400ml

→ Đáp án D