Phương pháp giải bài tập về sắt và hợp chất của sắt (quan trọng)

Phương pháp giải bài tập về sắt và hợp chất của sắt (quan trọng)

1/. Sắt bị oxi hóa thành hỗn hợp muối Fe(II) và Fe(III):

Do sắt có 2 hóa trị là 2 và 3, nên khi tác dụng với chất oxi hóa, tùy thuộc vào tỉ lệ số mol của các chất tham gia phản ứng, có thể tạo thành hỗn hợp 2 loại muối sắt.

a/. Trường hợp Fe phản ứng với AgNO₃: 

Ví dụ: cho 0,15 mol Fe vào dung dịch chứa 0,4 mol AgNO₃

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag

0,15   0,3       0,15 mol

AgNO₃ còn lại (0,4 – 0,3) = 0,1 mol, sẽ oxi hóa tiếp Fe(NO₃)₂

Fe(NO₃)₂ + AgNO₃ → Fe(NO₃)₃ + Ag

0,1       0,1        0,1 mol

Dung dịch thu được có Fe(NO₃)₂: 0,05 mol và Fe(NO₃)₃: 0,1 mol

Tổng quát: Nếu tỉ lệ mol AgNO₃ và Fe: $f=\frac{{{n}_{AgN{{O}_{3}}}}}{nF\text{e}}$

*  2 < f < 3: dung dịch chứa Fe(NO₃)₂ và Fe(NO₃)₃.

*  f ≥ 3: dung dịch chỉ chứa Fe(NO₃)₃

*  f ≤ 2: dung dịch chỉ chứa Fe(NO₃)₂

b/. Trường hợp Fe phản ứng với dung dịch HNO3: 

Ví dụ: Cho x mol bột Fe tác dụng với dung dịch chứa y mol HNO₃. xác địng tỉ lệ x/y để dung dịch thu được chứa 2 muối Fe(NO₃)₃ và Fe(NO₃)₂.

Các phản ứng có thể xảy ra:

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

a    4a               a mol

Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)₂

b      2b             3b mol

Gọi a, b lần lượt là số mol Fe tham gia các phản ứng.

Nếu có 2 muối, HNO₃ hết và y = 4a.

Số mol Fe tham gia phản ứng: a + b = x

Ta có: $\frac{y}{x}=\frac{4\text{a}}{a+b}$ với điều kiện $0<2b<a$

Suy ra: $\frac{8}{3}<\frac{y}{x}<4$

Tổng quát: Nếu tỉ lệ số mol HNO₃ và Fe: $f=\frac{{{n}_{HN{{O}_{3}}}}}{{{n}_{F\text{e}}}}$

- $\frac{8}{3}<\text{f}<4$ : dung dịch chứa Fe(NO₃)₂ và Fe(NO₃)₃.

- $\text{f}\ge \text{4}$ : dung dịch chỉ chứa Fe(NO₃)₃

- $\text{f}\le \frac{8}{3}$: dung dịch chỉ chứa Fe(NO₃)₂

2/. Xác định công thức của oxit sắt:

Đặt công thức của oxit sắt là Fe_xO_y. Các trường hợp thường gặp:

3/. Các phản ứng chuyển đổi Fe(II) thành Fe(III) và ngược lại:

a/. Fe(II) thành Fe(III): 

Các chất oxi hóa mạnh: Cl₂, Br₂, O₂, HNO₃, H₂SO₄ đ, Ag⁺, KMnO₄ oxi hóa các hợp chất Fe(II) lên hợp chất Fe(III).

2FeCl₂ + Fe → 2FeCl₃

6FeCl₂ + 3Br₂ → 4FeCl₃ + 2FeBr₃

6FeSO₄ + 3Cl₂ → 2Fe₂(SO₄)₃ + 2FeCl₃

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ → 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

3FeO + 10HNO₃ → 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ → 4Fe(OH)₃

FeCl₂ + 3AgNO₃ dư → Fe(NO₃)₃ + Ag + 2AgCl

b/. Fe(III) thành Fe(II): 

Các chất khử: Fe, Cu, CO, I^-, H₂S, [H], Sn²⁺ có thể khử hợp chất Fe(III) thành Fe(II)

2Fe³⁺ + SO₂ + 2H₂O → 2Fe²⁺ + $SO_{4}^{2-}$ + 4H⁺

2Fe³⁺ + Sn²⁺ → 2Fe²⁺ + Sn⁴⁺

2FeCl₃ + H₂S → 2FeCl₂ + S + 2HCl

2FeCl₃ + 2HI → 2FeCl₂ + I₂ + 2HCl

c/. Vài phản ứng tổng quát: 

Fe_xO_y + 2yHI → xFeI₂ + (y-x)I₂ + yH₂O

3Fe_xO_y + (12x-2y)HNO₃ → 3xFe(NO₃)₃ + (3x-2y)NO + (6x-y)H₂O

2Fe_xO_y + (6x-2y)H₂SO₄ → xFe₂(SO₄)₃ + (3x-2y)SO₂ + (6x-2y)H₂O

4Fe(OH)_n + (3-n)O₂ + (6-2n)H₂O → 4Fe(OH)₃

(5x-2y)FeO + (16x-6y)HNO₃ → (5x-2y)Fe(NO₃)₃ + N_xO_y + (8x-3y)H₂O