Bài tập Hóa học - Dạng 1: Xác định công thức của oxit sắt

DẠNG 1: XÁC ĐỊNH CÔNG THỨC CỦA OXIT SẮT
Để xác định công thức của oxit sắt (FexOy) ta có thể làm như sau:
n
x
x
hoặc Fe , hoặc
nO y
y
1
2
 (FeO) ;  (Fe 2 O 3 ) ; 
1
3

n Fe
có các trường hợp sau:
nO
n
x
3
hoÆc Fe
(Fe 3 O 4 )
y
nO
4
Cách 2: Xác định khối lượng mol phân tử Fe x O y

Cách 1: Lập tỉ lệ

Oxit Fe x O y tác dụng với H2SO4 hoặc HNO3 cho sản phẩm khử  Oxit là FeO hoặc Fe3O4
0

3

Fe O

Fe  1e



8 / 3

3

Fe 3 O 4





3Fe  1e

nFexOy =  n

electron nhuong

  nelectron nhan 

M FexO y =

mFexO y

n

electron nhuong ( hoac nhan )

FeO (M = 72đvc) ; Fe2O3 (M = 160) ; Fe3O4 (M = 232)
VÍ DỤ MINH HỌA
Bài 1. Để hoà tan 4gam oxit Fe x O y cần 52,14ml dung dịch HCl 10% (d = 1,05 g/ml).
Vậy công thức oxit là:
A. FeO
B. Fe3O4
C. Fe2O3
D. Fe2O3 hoặc FeO
Bài giải
Cách 1: Phương pháp đại số
Cách 1.1:
Đặt số mol của oxit sắt là a  (56x + 16y)a = 4
Từ phản ứng:
Fe x O y + 2yHCl  xFeCl 2 y / x + yH2O
a
2ay
Số mol:
Ta có:

52,14.1,05.10
 0,15  ay = 0,075  ax = 0,05
36,5.100
ax x
0,05
2
x  2
 

 
(Fe2O3) (Đáp án C)
ay y 0,075 3
y  3

n HCl  2ay 

Cách 1.2:
Từ phản ứng:
Fe x O y + 2yHCl  xFeCl 2 y / x + yH2O

Ta có:

4
0,15
x 2

 
(Fe 2 O 3 ) (Đáp án C)
56x  16y
2y
y 3

Cách 2: Xét 3 oxit sắt là FeO, Fe3O4, Fe2O3
- Trường hợp 1: oxit là FeO
Từ phản ứng:
FeO + 2HCl  FeCl2 + H2O
0,5/9
1/9
Số mol: nHCl = 1/9  0,15 (loại)
- Trường hợp 2: oxit là Fe3O4
Từ phản ứng:
Fe3O4 + 8HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
1/58
4/29
Số mol: nHCl = 4/29  0,15 (loại)
- Trường hợp 3: oxit là Fe2O3
Từ phản ứng:
Fe2O3 + 6HCl  2FeCl3 + 3H2O
0,025
0,15
Số mol: nHCl = 0,15 (thoả mãn)
Vậy oxit sắt là Fe2O3 (Đáp án C)
Cách 3: Bảo toàn số mol nguyên tử
Cách 3.1:
Ta có:


n O ( Oxit )  n H 2 O 

n HCl
4  16.0,075
 0,075  n Fe 
 0,05
2
56

n Fe
0,05
2

 (Fe 2 O 3 ) (Đáp án C)
nO
0,075 3

Cách 3.2:
Ta có:

n O (Oxit )  n H 2 O 

n HCl
0,075
160
 0,075  n Fe x O y 
 M Fe x O y 
y
2
y
3

 y = 3 ; x = 2 (Fe2O3) (Đáp án C)
Cách 4: Bảo toàn điện tích:
2 n O2   n Cl   0,15  n O2   0,075  n Fe 


4  16.0,075
 0,05
56

n Fe
0,05
2

 (Fe 2 O 3 ) (Đáp án C)
nO
0,075 3

Bài 2. Dẫn luồng khí CO dư đi qua ống sứ đựng 16gam bột FexOy nung nóng, sau khi
phản ứng kết thúc (giả sử xảy ra phản ứng khử trực tiếp oxit sắt thành Fe kim loại), toàn
bộ khí thoát ra được dẫn vào bình đựng nước vôi trong dư thấy có 30gam kết tủa trắng.
Vậy công thức oxit FexOy là:

A. FeO
B. Fe3O4
C. Fe2O3
Bài giải
Cách 1: Phương pháp đại số
Đặt số mol FexOy là a  (56x + 16y)a = 16
Xảy ra các phản ứng:
FexOy + yCO
 xFe + yCO2
a
ay
CO2
+ Ca(OH)2  CaCO3
ay
ay
Có n CaCO3  ay 

D. Fe2O3 hoặc FeO

30
x 2
 0,3  ax  0,2   (Fe 2 O 3 )
100
y
3

Cách 2:
Cách 2.1: Bảo toàn khối lượng
n CO ( p ­)  n CO 2


 16  28.0,3  56.n Fe  44.0,3  n Fe  0,2
m
 Fe x O y  m CO ( p ­)  m Fe  m CO 2

n
0,2 2
 (Fe 2 O 3 )
 m O  16  56.0,2  4,8  n O  0,3  Fe 
nO
0,3 3

Cách 2.2: Bảo toàn khối lượng + Bảo toàn số mol nguyên tử Fe
n CO ( p ­)  n CO 2


 16  28.0,3  56.n Fe  44.0,3  n Fe  0,2
m
 Fe x O y  m CO ( p ­)  m Fe  m CO 2

0,2
16
n Fe x O y 
 M Fe x O y 
.x  80.x  x  2 ; y  3 (Fe 2 O 3 )
x
0,2

Cách 3:
Trong phản ứng khử Oxit sắt bằng khí CO ta luôn có:
n O  n CO 2  0,3  m Fe  16  16.0,3  11,2  n Fe  0,2

Cách 3.1:


n Fe
0,2 2

 (Fe 2 O 3 )
nO
0,3 3

Cách 3.2: Bảo toàn số mol nguyên tử O
Ta có:

n Fe x O y 

0,3
16
160
 M Fe x O y 
.y 
.y  y = 3 ; x = 2 (Fe2O3)
y
0,3
3

Cách 3.3: Bảo toàn số mol nguyên tử O
Ta có:

n Fe x O y 

0,3
0,3
x 2
 (56x  16y).
 16 
 ( Fe 2 O 3 )
y
y
y 3

Bài 3. Hoà tan 16,4gam hỗn hợp bột X gồm Fe kim loại và một oxit sắt bằng dung dịch
HCl dư, thu được 3,36lít khí (đktc) và dung dịch A. Cho A tác dụng với lượng dư dung
dịch NaOH, sau đó đun nóng trong không khí đến phản ứng hoàn toàn thu được kết tủa
B. Nung B ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi thu được 20gam chất rắn. Vậy công
thức oxit FexOy là:
A. FeO
B. Fe3O4
C. Fe2O3
D. Fe2O3 hoặc FeO
Bài giải
Cách 1: Phương pháp đại số
Đặt số mol các chất trong 16,4gam hỗn hợp X { Fe: a ; Fe x O y : b }
 56a + (56x + 16y)b = 16,4
X + HCl xảy ra các phản ứng:
Fe x O y + 2yHCl  xFeCl 2 y / x + yH2O
b
bx
Fe
+ 2HCl  FeCl2
+ H2
a
a
a


n H2  a 

3,36
 0,15  a  0,15
22,4

Dung dịch A gồm { FeCl2: 0,15 ; FeCl 2 y / x : bx ; HCl dư }
Từ các phản ứng:
H+
+
OH   H2O
Fe2+ + 2 OH   Fe(OH)2
0,15
0,15
Fe

2y

x

+

2y
OH   Fe(OH ) 2 y / x
x

bx
bx
Nung kết tủa xảy ra các phản ứng:
4Fe(OH)2
+
O2  2Fe2O3 + 4H2O
0,15
0,075
4x Fe(OH ) 2 y / x + (3x - 2y)O2  2xFe2O3 + 4yH2O
bx
0,5bx
Chất rắn thu được là Fe2O3: (0,5bx + 0,075)
 160.(0,5bx + 0,075) = 20  bx = 0,1 ; by = 0,15 

x
0,1
2

 (Fe 2 O 3 )
y 0,15 3

Cách 2: Bảo toàn electron + Bảo toàn số mol nguyên tử
Đặt số mol các chất trong 16,4gam hỗn hợp X { Fe: a ; Fe x O y : b }
 56a + (56x + 16y)b = 16,4
(I)
Bảo toàn số mol electron: 2.n Fe  2.n H 2  2a  2.0,15  a  0,15

(II)

20 gam chất rắn là Fe2O3: 0,5(a + bx)  a + bx = 0,25
I , II ,  III
  a = 0,15 ; bx = 0,1 ; by = 0,15 


(III)

x
0,1
2

 (Fe 2 O 3 )
y 0,15
3

Cách 3: Bảo toàn electron + Bảo toàn số mol nguyên tử
Bảo toàn số mol electron: 2.n Fe  2.n H 2  n Fe  0,15
 m X  56.0,15  m Fe x O y  16,4  m Fe x O y  8gam
 2 Fe
 Fe 2 O 3
 0,15
 0,075


Ta có sơ đồ:

 
2 Fe x O y
 0,1
xFe 2 O 3

 0,05

 x
8
Cách 3.1:  M Fe x O y 
.x  80.x  x  2 ; y  3 (Fe 2 O 3 )
0,1
0,1
x 2
 (56x  16y).
 8   (Fe 2 O 3 )
Cách 3.2:
x
y 3
Cách 3.3: Khối lượng Fe2O3 do Fe tạo ra là: m Fe2 O3  160.0,075  12gam

 Khối lượng Fe2O3 do FexOy tạo ra là m Fe 2O3  20  12  8gam  m Fe x O y
 Oxit sắt phải là Fe2O3.
Bài 4. Nung nóng 18,56gam hỗn hợp A gồm FeCO3 và một oxit sắt Fe x O y trong không
khí tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí CO2 và 16gam một oxit sắt duy nhất.
Cho khí CO2 hấp thụ hết vào dung dịch Ba(OH)2 dư thu được 15,76gam kết tủa. Vậy
công thức oxit FexOy là:
A. FeO
B. Fe3O4
C. Fe2O3
D. Fe2O3 hoặc FeO
Bài giải
Chú ý: Các oxit sắt, nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi luôn tạo thành
Fe2O3  16gam oxit sắt duy nhất là Fe2O3.
Cách 1: Phương pháp đại số
Đặt số mol các chất trong 18,56 gam A {FeCO3: n ; Fe x O y : m}
 116n + (56x + 16y)m = 18,56
Từ các phản ứng:
4FeCO3 +
O2  2Fe2O3 + 4CO2
n
0,5n
n
4 Fe x O y + (3x - 2y)O2  2xFe2O3
m
0,5mx
Chất rắn là Fe2O3: 0,5(n + mx)  160.0,5(n + mx) = 16  n + mx = 0,2
Từ phản ứng: