Chương 7: SẮT VÀ MỘT SỐ KIM LOẠI QUAN TRỌNG SẮT (Fe=56)

I. / Vị trí – cấu hình electron:

Sắt ở ô thứ 26, nhóm VIIIB, chu kì 4

Cấu hình electron: Fe (Z=26): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s² hay [Ar]3d⁶4s²

Fe2+: [Ar]3d⁶     Fe3+: [Ar]3d⁵

II. /Tính chất vật lí :

Sắt có tính nhiễm từ khí bị nam châm hút.Dẫn điện kém và giảm dần :Ag>Cu>Au>Al>Fe

II. / Tính chất hóa học:

Có tính khử trung bình           

Fe → Fe+2 + 2e   

Fe $\stackrel{}{\to }$ Fe+3 + 3e

1. / Tác dụng với phi kim:

Thí dụ: Fe + S  FeS     3Fe + 2O2     Fe3O4           2Fe + 3Cl2  2FeCl3

2. / Tác dụng với axit:

a. / Với dung dịch HCl, H2SO4 loãng→ muối Fe (II) + H2

Thí dụ: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑                      Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

b. / Với dung dịch HNO3 và H2SO4 đặc nóng: tạo muối Fe (III) Thí dụ: Fe + 4 HNO3 (loãng) → Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O

2Fe + 6H2SO4 (đặc)  Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

Chú ý: Fe không tác dụng với axit HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội

3.   Tác dụng với dung dịch muối: Fe khử được ion của các kim loại đứng sau nó. Thí dụ: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓

4. / Tác dụng với nước: Ở nhiệt độ thường sắt không khử nước Ở nhiệt độ cao:

Thí dụ: 3Fe + 4H2O $\stackrel{}{\to }$ Fe3O4 + 4H2↑     

Fe + H2O $\stackrel{}{\to }$   FeO + H2↑

HỢP CHẤT CỦA SẮT

I. /Hợp chất sắt (II) Tính chất hóa học đặc trưng của hợp chất sắt (II) là tính khử (dễ bị oxi hóa)

1. / Sắt (II) oxit: FeO

Thí dụ: 3FeO + 10HNO3 (loãng) $\stackrel{}{\to }$ 3Fe(NO3)3 + NO↑ + 5H2O

Fe2O3 + CO $\stackrel{}{\to }$ 2FeO + CO2↑

2. / Sắt (II) hidroxit: Fe(OH)2    

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O -> 4Fe(OH)3↓

3. / Muối sắt (II):    2FeCl2 + Cl2 $\stackrel{}{\to }$ 2FeCl3

Chú ý: FeO , Fe(OH)2 khi tác dụng với HCl hay H2SO4 loãng tạo muối sắt (II)

Thí dụ: FeO + 2HCl $\stackrel{}{\to }$ FeCl2 + H2       

Fe(OH)2 + 2HCl $\stackrel{}{\to }$ FeCl2 + 2H2O

II. / Hợp chất sắt (III): Hợp chất sắt (III) có tính oxi hóa. 1./ Sắt (III) oxit: Fe2O3

- Là oxit bazơ: tác dụng với axit tạo muối sắt (III) và nước.

Thí dụ: Fe2O3 + 6HCl $\stackrel{}{\to }$ 2FeCl3 + 3H2O   

Fe2O3 + 6HNO3 $\stackrel{}{\to }$ 2Fe(NO3)3 + 2H2O

-    Bị CO, H2 , Al khử thành Fe ở nhiệt độ cao:

Thí dụ: Fe2O3 + 3CO $\stackrel{}{\to }$ 2Fe + 3CO2

Điều chế: phân hủy Fe(OH)3 ở nhiệt độ cao.

Thí dụ: 2Fe(OH)3 $\stackrel{}{\to }$ Fe2O3 + 3H2O

2. / Sắt (III) hidroxit: Fe(OH)3

Tác dụng với axit: tạo muối và nước

Thí dụ: Fe(OH)3 + 3H2SO4 à Fe2(SO4)3 + 6H2O

Điều chế: cho dung dịch kiềm tác dụng với muối sắt (III). FeCl3 + 3NaOH à Fe(OH)3 ↓ + 3NaCl

3. / Muối sắt (III): Có tính oxi hóa (dễ bị khử)

Thí dụ: Fe + 2FeCl3 $\stackrel{}{\to }$ 3FeCl2   

Cu + 2FeCl3 $\stackrel{}{\to }$ 2FeCl2 + CuCl2

HỢP KIM CỦA SẮT

a.Gang: Khái niệm. Phân loại. Sản xuất gang

-  Thành phần: Gang là hợp kim sắt – cacbon (C chiếm tử 2-5% khối lượng) và lượng nhỏ, Mn, S, P...

-  Nguyên tắc SX: Khử oxit sắt băng CO ở nhiệt độ cao Fe2O3 →Fe3O4 →FeO→ Fe

-   Phân loại

+ Gang trắng: cứng, giòn, chứa ít C, rất ít Si, nhiều Fe3C, dùng để luyện thép

+ Gang xám ít cứng và ít giòn hơn, chứa nhiều C và Si, dùng đúc các vật dụng

b.  Thép: Khái niệm. Phân loại. Sản xuất thép

-  Thành phần: Thép là hợp kim Fe – Cacbon (C chiếm từ 0,01- 2% khối lượng) và một lượng rất ít các nguyên tố Si, Mn ...

-   Nguyên tắc SX: Oxi hoa các tạpchất trong gang (Si, Mn, S, P, C...) thành oxit rôi tách ra để

giam ham lương của chúng

PHẦN 2. CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Lý thuyết

Câu 1. Trong phản ứng: 2FeCl2 + H2S → 2FeCl2 + S + 2HCl, vai trò của H2S là

A. Chất oxi hóa.                                                         B. Chất khử.

C. Vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử.                 D. Chất bị khử.

Câu 2. Oxi hóa NH3 băng CrO3 sinh ra N2, H2O, Cr2O3. Số phân tử NH3 tác dụng với một phân tử CrO3 là

A. 4.                                  B. 2.                                  C. 3.                                  D. 1.

Câu 3. Nhỏ từ từ dung dịch H2SO4 loãng vào dung dịch K2CrO4 thì màu của dung dịch chuyển từ

A. màu vàng sang màu da cam.                               B. không màu sang màu da cam.

C. không màu sang màu vàng.                                D. màu da cam sang màu vàng.

Câu 4. Cho phản ứng: aFe + bHNO3 → cFe(NO3)3 + dNO + eH2O. Các hệ số a, b, c, d, e là các số nguyên đơn giản nhất. Tổng a + b băng

A. 4.                                  B. 3.                                  C. 5.                                  D. 6.

Câu 5. Cho 5 chất: NaOH, HCl, AgNO3, HNO3, Cl2. Số chất tác dụng với dung dịch Fe(NO3)2 là

A. 3.                                  B. 4.                                  C. 5.                                  D. 2.

Câu 6: Cho dung dịch muối X đến dư vào dung dịch muối Y, thu được kết tủa Z. Hòa tan hoàn toàn Z vào dung dịch HNO3 (loãng, dư), thu được khí không màu hóa nâu trong không khí. X và Y lần lượt là

A. AgNO3 và FeCl2.                                                  B. AgNO3 và FeCl3.

C. Na2CO3 và BaCl2.                                                D. AgNO3 và Fe(NO3)2.

Câu 7: Tôn là sắt được tráng

A. Na.                               B. Mg.                               C. Zn.                                D. Al.

Câu 8: Cho dãy các chất: Cu, Na, Zn, Mg, Ba, Ni. Số chất trong dãy phản ứng với dung dịch FeCl3 dư có sinh ra kết tủa là

A. 4.                                  B. 2.                                  C. 5.                                  D. 3.

Câu 9: Nhiệt phân hidroxit Fe (II) trong không khí đến khi khối lượng không đổi thu được

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

Câu 10. Thí nghiệm nào sau đây thu được muối sắt (II)

A.  Đốt cháy bột sắt trong khí Clo.

B.  Cho bột sắt vào lượng dư dung dịch bạc nitrat.

C.  Cho natri kim loại vào lượng dư dung dịch Fe (III) clorua.

D.  Đốt cháy hỗ hợp gôm sắt và lưu huỳnh trong điều kiện không có không khí.

Câu 11. Phát biểu không đúng là:

A.  24Cr năm ở chu kì 4, nhóm VIA.

B.  Nhỏ dung dịch BaCl2 vào dung dịch Na2CrO4 có kết tủa vàng.

C.  CrO3 tác dụng với H2O luôn thu được hai axit.

D.   Nhỏ dung dịch NaOH vào dung dịch Na2Cr2O7, dung dịch từ màu cam chuyển sang màu vàng.

Câu 12. Hòa tan hoàn toàn hai chất rắn X, Y (có số mol băng nhau) vào nước được dung dịch Z. Tiến hành các thí nghiệm sau:

TN1: Cho dung dịch NaOH dư vào V ml dung dịch Z thu được n1 mol kết tủa. TN2: Cho dung dịch NH3 dư vào V ml dung dịch Z thu được n2 mol kết tủa.

TN3: Cho dung dịch AgNO3 dư vào V ml dung dịch Z thu được n3 mol kết tủa.

Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và n1 = n2 < n3. Hai chất X, Y lần lượt là

A. ZnCl2, FeCl2.                                                         B. Al(NO3)3, Fe(NO3)2.

C. FeCl2, FeCl3.                                                         D. FeCl2, Al(NO3)3.

GANG THÉP

Câu 1. Để bảo vệ các phương tiện giao thông hoạt động dưới nước có vỏ băng thép người ta gắn vào vỏ đó (ở phần ngập dưới nước) kim loại?

A. Fe.                                B. Cu.                                C. Mg.                               D. Zn.

Câu 2. Trong thành phần của gang, nguyên tố chiếm hàm lượng cao nhất là

A. Si.                                 B. C.                                  C. S.                                  D. Fe.

Câu 3. Người ta có thể bảo vệ vỏ tàu biển băng thép băng cách gắn những tấm Zn vào vỏ tàu ở phần

chìm trong nước biển vì

A.  thép là cực dương, không bị ăn mòn, Zn là cực âm, bị ăn mòn.

B.  thép là cực âm, không bị ăn mòn, Zn là cực dương, bị ăn mòn.

C.  Zn ngăn thép tiếp xúc với nước biển nên thép không tác dụng với nước.

D.   Zn ngăn thép tiếp xúc với nước biển nên thép không tác dụng với nước và các chất có trong nước biển.

Câu 4: Oxit nào sau đây được dùng để luyện gang - thép?

A. Cr2O3.                          B. Fe2O3.                          C. ZnO.                             D. CuO.

Dạng 2: sắt,oxit tác dụng với axit HCl, H2SO4 loãng

Câu 1. Hòa tan hỗn hợp X chứa 12 gam Fe và Cu vào dung dịch HCl loãng dư thu được 4,48 lít H2 (đktc). % Khối lượng Fe trong X là

A. 6,67%                          B. 46,67%.                       C. 53,33%.                       D. 93,33%.

Câu 2: Cho 6,4 gam Cu và 5,6 gam Fe tác dụng với lượng dư dung dịch HCl. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được V lít khí H2 (đktc). Giá trị của V là

A. 5,6 lít.                          B. 2,24 lít.                        C. 4,48 lit.                        D. 3,36 lít.

Câu 3. Cho 31,6 gam hỗn hợp X gôm Fe và Fe3O4 tan hết trong dung dịch HCl thu được 2,24 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y chỉ chứa 60,7 gam hỗn hợp muối. Khối lượng của Fe3O4 có trong X là

A. 23,20 gam.                  B. 18,56 gam.                   C. 27,84 gam.                   D. 11,60 gam.

Câu 4. Cho m gam hỗn hợp bột X gôm FexOy, CuO và Cu vào 600 ml dung dịch HCl 1M, thu được dung dịch Y (không chứa HCl) và còn lại 6,4 gam kim loại không tan. Cho Y tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thu được 102,3 gam kết tủa. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m gần nhất với:

A. 22,7.                             B. 34,1.                             C. 29,1.                             D. 27,5.

Câu 5. Hòa tan hết hỗn hợp gôm Mg, Fe trong 800 ml dung dịch HNO3 1M thu được dung dịch Y chỉ chứa 52 gam muối và 1,12 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gôm N2 va N2O có tỉ khối so với H2 băng 18. Cho Y tác dụng với một lượng dư dung dịch NaOH thu được m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 16,5                              B. 22,5                              C. 18,2                              D. 20,8

Câu 6. Cho m gam hỗn hợp FeO, Fe3O4; Fe2O3 tan vừa hết trong V (lít) dung dịch H2SO4 0,5M thu được dung dịch A. Chia dung dịch A làm 2 phần băng nhau:

-    Phần 1: tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 8,8 gam chất rắn.

-   Phần 2: làm mất màu vừa đúng 100 ml dung dịch KMnO4 0,1M trong môi trường H2SO4 loãng dư

Giá trị của m và V lần lượt là

A. 13,6 gam và 0,56 lít.                                            B. 16,8 gam và 0,72 lít.

C. 16,8 gam và 0,56 lít.                                            D. 13,6 gam và 0,72 lít.

Dạng 3: Sắt và hỗn hợp oxit sắt tác dụng với dd HNO3 và H2SO4

Câu 1: Cho m gam Fe tác dụng hết với H2SO4 (đặc/nóng). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 136m/91 (gam) khí SO2 và dung dịch X. Cho dung dịch Ba(OH)2 dư vào X thu được (m

+ 45,39 ) gam kết tủa. Giá trị của m gần nhất với:

A. 6,5                                B. 8,0                                C. 7,3                                C. 7,8

Câu 2: Cho hỗn hợp X chứa 18,6 gam gôm Fe, Al, Mg, FeO, Fe3O4 và CuO. Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 dư thấy có 0,98 mol HNO3 tham gia phản ứng thu được 68,88 gam muối và 2,24 lít (đkc) khí NO duy nhất. Mặt khác, từ hỗn hợp X ta có thể điều chế được tối đa m gam kim loại. Giá trị của m là :

A. 13,8                              B. 16,2                              C. 15,40                            D. 14,76

Câu 3: Để m gam hỗn hợp E gôm Mg, Fe và Cu trong không khí một thời gian, thu được 16,8 gam hỗn hợp X gôm các kim loại và oxit của chúng. Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X cần tối đa 0,5625 mol HNO3 thu được 1,12 lít NO và dung dịch Y. Dung dịch Y tác dụng tối đa với dung dịch chứa 20,25 gam NaOH. Giá trị của m là

A. 11,2.                            B. 12,0.                             C. 14,4.                             D. 15,6.

Câu 4. Để 4,2 gam Fe trong không khí một thời gian thu được 5,32 gam hỗn hợp X gôm sắt và các oxit của nó. Hòa tan hết X băng dung dịch HNO3 thấy sinh ra 0,448 lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch Y. Khối lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch Y là

A. 16,6 gam.                    B. 15,98 gam.                   C. 18,15 gam.                   D. 13,5 gam.

Câu 5. Cho 18,5 gam hỗn hợp X (Fe, Fe3O4) tác dụng với 200 ml dung dịch HNO3 loãng đun nóng và khuấy đều. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đươc 2,24 lít khí NO duy nhất (đktc), dung dịch Y và còn lại 1,46 gam kim loại. Nông độ mol của dung dịch HNO3 là

A. 0,64M.                         B. 6,4M.                           C. 3,2M.                           D. 0,32M.

Câu 6. Cho hỗn hợp X gôm 18,6 gam gôm Fe, Al, Mg, FeO, Fe3O4 và CuO. Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 dư thấy có 0,98 mol HNO3 tham gia phản ứng thu được 68,88 gam muối và 2,24 lít (đktc) khí NO duy nhất. Mặt khác, từ hỗn hợp X ta có thể điều chế được tối đa m gam kim loại. Giá trị của m là

A. 14,76.                          B. 16,2.                             C. 13,8.                             D. 15,40.

Câu 7: Cho 15,6 gam hỗn hợp X gôm Al và Fe2O3 tan hết trong dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được 4,48 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Phần trăm khối lượng của Fe2O3 trong X là

A. 65,38%.                       B. 34,62%.                       C. 51,92%.                       D. 48,08%.

Câu 8. Nhúng thanh Fe vào dung dịch X gôm 0,01 mol Cu(NO3)2 và 0,1 mol NaHSO4. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thấy khí NO thoát ra (sản phẩm khử duy nhất của N+5), đông thời khối lượng thanh Fe giảm m gam. Giá trị của m là

A. 2,16 gam.                    B. 4,96 gam.                     C. 2,80 gam.                     D. 2,24 gam.

Câu 9. Để 17,92 gam Fe ngoài không khí một thời gian thu được hỗn hợp X. Hòa tan hết X trong dung dịch HCl loãng dư thu được 2,016 lít khí H2 (đktc) và dung dịch có chứa 22,86 gam FeCl2. Mặt khác hòa tan hết X trong 208 gam dung dịch HNO3 31,5% thu được dung dịch Y (không chứa ion NH4+). Để tác dụng hết với các chất có trong Y cần dùng dung dịch chứa 0,88 mol NaOH. Nông độ Fe(NO3)3 trong dung dịch Y là

A. 26,56%                        B. 25,34%                        C. 26,18%                        D. 25,89%

Câu 10. Hỗn hợp X gôm Fe3O4, CuO, Fe2O3 và FeO có khối lượng 25,6 gam. Thực hiện hai thí nghiệm:

Thí nghiệm 1: Cho tác dụng hoàn toàn với H2 dư rôi dẫn sản phẩm khí và hơi thoát ra đi qua dung dịch H2SO4 đặc, thấy khối lượng dung dịch tăng 5,4 gam.

Thí nghiệm 2: Cho tác dụng với dung dịch HNO3 dư nông độ 12,6% (d = 1,15 g/ml) thấy thoát ra khí NO duy nhất đông thời khối lượng dung dịch tăng 22,6 gam.

Thể tích dung dịch HNO3 (ml) phản ứng ở thí nghiệm 2 là:

A. 304,3.                          B. 434,8.                           C. 575,00.                        D. 173,9.

Câu 11. Cho m gam hỗn hợp X gôm Fe, FeCO3 và Fe3O4 với tỉ lệ mol tương ứng 8 : 2 : 1 tan hết trong dung dịch H2SO4 đặc nóng. Sau phản ứng thu được dung dịch Y chứa 2 muối và 2,6544 lít hỗn hợp khí Z gôm CO2 và SO2 (đktc). Biết dung dịch Y phản ứng được tối đa với 0,2m gam Cu. Hấp thụ hoàn toàn khí Z vào dung dịch Ca(OH)2 dư thì thu được a gam kết tủa. Giá trị của a là

A. 11,82.                          B. 12,18.                           C. 13,82.                           D. 18,12.

Dạng 4: Bài tập khử oxit sắt

Câu 1. Khử hoàn toàn m gam hỗn hợp gôm FeO, Fe2O3, Fe3O4 băng CO dư ở nhiệt độ cao. Sau phản ứng thu được 33,6 gam chất rắn. Dẫn hỗn hợp khí sau phản ứng vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu được 80 gam kết tủa. Giá trị của m là

A. 34,88.                          B. 36,16.                           C. 46,4.                             D. 59,2.

Câu 2: Khử hoàn toàn một lượng Fe3O4 băng H2 dư, thu được chất rắn X và m gam H2O. Hòa tan hết X trong dung dịch HCl dư, thu được 1,008 lít khí H2 (đktc). Giá trị của m là

A. 0,72.                             B. 1,08.                             C. 1,35.                             D. 0,81.

Câu 3: Hỗn hợp X gôm Al, Fe3O4 và CuO, trong đó oxi chiếm 25% khối lượng hỗn hợp. Cho 1,344 lít khí CO (đktc) đi qua m gam X nung nóng, sau một thời gian thu được chất rắn Y và hỗn hợp Z có tỉ khối hơi so với H2 băng 18. Hòa tan hoàn toàn Y trong dung dịch HNO3 loãng (dư), thu được dung dịch chứa 3,08m gam muối và 0 896 lít khí NO (ở đktc, là sản phẩm khử duy nhất). Giá trị gần đúng nhất của m là:

A. 8.                                  B. 9,5.                               C. 8,5.                               D. 9,0. 

Dạng 5: Sắt tác dụng với muối, phản ứng của dd muối sắt

Câu 1. Cho 5,6 gam bột Fe vào 200 ml dung dịch AgNO3 1,3M. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 200ml dung dịch có nông độ mol là

A. AgNO3 0,3M, Fe(NO3)2 0,5M.                           B. Fe(NO3)2 1,3M.

C. Fe(NO3)2 0,3M, Fe(NO3)3 0,2M.                        D. Fe(NO3)2 0,2M, Fe(NO3)3 0,3M.

Câu 2: Cho 6 gam Fe vào 100 ml dung dịch CuSO4 1M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam hỗn hợp kim loại. Giá trị của m là

A. 6,4.                               B. 7,0.                               C. 12,4.                             D. 6,8.

Câu 3: Cho m gam Fe vào 200 ml dung dịch CuSO4 xM, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được (m + 0,8) gam hỗn hợp kim loại. Giá trị của x là

A. 0,5.                               B. 0,1.                               C. 1,0.                               D. 0,2.

Câu 4: Hỗn hợp X gôm FeCl2 và KCl có tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 2. Hòa tan hoàn toàn 16,56 gam X vào nước (dư), thu được dung dịch Y. Cho lượng dư dung dịch AgNO3 vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam kết tủa. Giá trị m là

A. 37,80.                          B. 40,92.                           C. 47,40.                           D. 49,53.

Dạng 6: Hỗn hợp Sắt với lưu huỳnh.

Câu 1: Hòa tan hoàn toàn 12,64 gam hỗn hợp X chứa S, CuS, Cu2S, FeS và FeS2 băng dung dịch HNO3 (đặc, nóng, vừa đủ). Sau phản ứng thu được dung dịch Y và 25,984 lít hỗn hợp khí Z (đktc) gôm SO2 và NO2 với tổng khối lượng 54,44 gam. Cô cạn Y thu được 25,16 gam hỗn hợp muối. Nếu cho Ba(OH)2 dư vào Y thì khối lượng kết tủa thu được là:

A. 32,26                           B. 42,16                            C. 34,25                            D. 38,62