Cách giải bài tập Sắt tác dụng với phi kim (Cl, O, S) hay, chi tiết - Hoá học lớp 12

Cách giải bài tập Sắt tác dụng với phi kim (Cl, O, S) hay, chi tiết

Với Cách giải bài tập Sắt tác dụng với phi kim (Cl, O, S) hay, 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 Sắt tác dụng với phi kim (Cl, O, S) từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 12.

I. Phương pháp

Sắt tác dụng với hầu hết các phi kim khi đun nóng:

- Với halogen sắt tạo muối sắt (III) halogenua (trừ iot tạo muối sắt II)

2Fe + 3X₂ →t ^o 2FeX₃ (t0)

2Fe⁰ + 3Cl₂ →t ^o 2Fe³⁺ + 3Cl₂⁰

Chú ý rằng kể cả khi dư sắt phản ứng vẫn tạo muối Fe³⁺ và Fe dư. Sau đó nếu cho vào nước mới xảy ra phản ứng tạo muối Fe²⁺.

- Với O₂:

3Fe + 2O₂ →t ^o Fe₃O₄

Thực tế sắt thường tạo hỗn hợp các oxit và sắt dư. Với trường hợp này chúng ta thường dùng phương pháp quy đổi, phương pháp bảo toàn electron kết hợp với bảo toàn khối lượng để làm bài.

- Với S, sắt chỉ tạo hợp chất sắt (II):

Fe + S →t ^o FeS

Nếu sau phản ứng hỗn hợp cho tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh thì nên áp dụng định luật bảo toàn e cho cả quá trình, ngoài ra cũng chú ý thêm bảo toàn nguyên tố.

II. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Cho a mol sắt tác dụng với 1,25a mol khí clo, thu được hỗn hợp chất rắn X. Cho X vào nước, thu được dung dịch Y. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Các chất trong dd Y là:

   A. FeCl₂

   B. FeCl₂, FeCl₃

   C. FeCl₂, Fe

   D. FeCl₃

Lời giải:

Chọn đáp án: B

Giải thích:

PTHH: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

            a mol    1,25a mol

Ta có: a/2 > (1,25a)/3 => Fe dư

Chất rắn X chứa:

n_FeCl3 = 2. (1,25a/3) = 5a/6 mol; n_{Fe dư} = a - (5a/6) = a/6 mol

Khi cho X vào nước xảy ra phản ứng:

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

a/6      5a/6 mol

=> Sau phản ứng dung dịch Y có FeCl₂ và FeCl₃ dư.

Ví dụ 2: Cho a mol sắt tác dụng với a mol khí clo, thu được hỗn hợp rắn X. Cho X vào nước thu được dung dịch Y. Nhỏ dd AgNO₃ dư vào dd Y thu được 79g kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của a là:

   A. 0,12 mol

   B. 0,15 mol

   C. 0,18 mol

   D. 0,2 mol

Lời giải:

Chọn đáp án: D

Giải thích:

PTHH: 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Ta có: a/2 > a/3 => Fe dư

Chất rắn X chứa:

n_{Fe pư} = n_FeCl3 = a/3 .n_Cl2 = (2a)/3 mol ; n_{Fe dư} = a - (2a)/3 = a/3 mol

Khi cho X vào nước xảy ra phản ứng:

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

a/3   2a/3 mol

=> Phản ứng hết, dd Y chỉ chứa FeCl₂

n_FeCl2 = 3. n_Fe = a mol

n_Fe²⁺ = a mol, n_Cl^- = 2a mol

Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ +Ag

Cl^- + Ag⁺ → AgCl

=> n_Ag = n_Fe²⁺ = a mol

và n_AgCl = n_Cl^- = 2a mol

m↓ = 108a + 143,5. 2a = 79

=> a = 0,2 mol

Ví dụ 3: Trộn 5,6 gam bột sắt với 3,2 gam bột lưu huỳnh rồi nung nóng trong điều kiện không có không khí, thu được hỗn hợp chất rắn Y. Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch HCl, giải phóng hỗn hợp khí Z và còn lại một phần không tan G. Để đốt cháy hoàn toàn Z và G cần vừa đủ V lít O₂ (đktc). Giá trị của V là

   A. 1,12

   B. 3,36

   C. 6,72

   D. 4,48

Lời giải:

Chọn đáp án: B

Giải thích:

n_Fe = n_S = 0,1 mol dư

                           Fe_dư                     FeCl₂

Fe, S S_dư H₂S, H₂ SO₂, H₂O

                           FeS                     S

Nung hỗn hơp Fe, S thu được hỗn hợp chất rắn Y gồm FeS, Fe dư, S dư

Y + HCl => Khí Z là H₂S, H₂; Chất rắn G là S.

Xét cả quá trình:

Fe → Fe²⁺ +2e

O₂ +4e → O^2-

S → S^{+ 4} + 4e

Bảo toàn electron: 4n_O2 = 2n_Fe + 4n_S

=> n_O2 = 0,15 => V = 3,36 lít

Câu 4: Cho kim loại M tác dụng với Cl₂ thu được muối X; tác dụng với dung dịch HCl thu được muối Y. Nếu cho M tác dụng với dung dịch muối X ta cũng thu được muối Y. Kim loại M là:

   A. Mg

   B. Cu

   C. Al

   D. Fe

Lời giải:

Chọn đáp án: D

Giải thích:

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2FeCl₃ + Fe → 2FeCl₂