Bài 40: Sắt - Giải BT Hóa học 12 nâng cao
Bài 1 (trang 198 sgk Hóa 12 nâng cao): Hãy cho biết:
a. Vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn.
b. Cấu hình electron nguyên tử và các ion sắt.
c. Tính chất hóa học cơ bản của sắt (dẫn ra những phản ứng minh hoạ, viết phương trình hóa học).
Bài giải:a. Vị trí của sắt trong bảng tuần hoàn.
- Sắt là kim loại chuyển tiếp ở nhóm VIIIB, chu kỳ 4, ô 26.
b. Cấu hình electron nguyên tử và các ion sắt.
- Cấu hình electron nguyên tử: ls22s22p63s23p63d64s2 hoặc viết gọn [Ar]3p64s2.
Sắt thuộc nhóm nguyên tố d.
c. Tính chất hóa học cơ bản của sắt.
Sắt có tính khử trung bình. Các số oxi hóa phổ biến của sắt là +2 và +3.
Bài 2 (trang 198): Đốt nóng một ít bột sắt trong bình đựng khí oxi. Sau đó để nguội và cho vào bình đựng dung dịch HCl. Lập luận về các trường hợp có thể xảy ra và viết các phương trình phản ứng hóa học.
Bài giải:3Fe + 2O2 → Fe3O4
Nếu oxi dư 4Fe + 3O2 → 2Fe2O3
* Sản phẩm có Fe3O4 và có thể có Fe dư cho vào dung dịch HCl.
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
* Nếu lượng O2 trong bình dư chất rắn sau phản ứng có Fe2O3 cho vào dung dịch HCl dư.
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
Bài 3 (trang 198): Hãy dùng thuốc thử tự chọn để có thể phân biệt các kim loại sau: Al, Fe, Mg, Ag. Trình bày cách nhận biết và viết các phương trình phản ứng hóa học.
Bài giải:Thuốc thử: Dùng dung dịch HCl và dung dịch NaOH.
- Hòa tan kim loại bằng dung dịch NaOH, nhận ra kim loại nhôm do nhôm tan ra:
PTHH: 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na [Al (OH)4] + 3H2
- Hòa tan 3 kim loại còn lại (Fe, Mg, Ag) bằng dung dịch HCl, nhận ra Ag vì không tan còn Fe, Mg tan ra.
PTHH:
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
- Nhỏ dung dịch NaOH vào 2 dung dịch thu được:
+ Nhận ra dung dịch MgCl2 do tạo thành kết tủa màu trắng.
PTHH: MgCl2 + 2NaOH → Mg (OH)2↓ + 2NaCl
+ Nhận ra dung dịch FeCl2 do tạo kết tủa trắng xanh chuyển dần sang màu đỏ nâu:
PTHH:
FeCl2 + 2NaOH → Fe (OH)2↓ trắng xanh + 2NaCl
4Fe (OH)2 + O2 + 2H20 → 4Fe (OH)3↓ nâu đỏ
Bài 4 (trang 198): Cho một hỗn hợp gồm có 1,12 g Fe và 0,24 g Mg tác dụng với 250 ml dung dịch CuSO4. Phản ứng thực hiện xong, người ta thu được kim loại có khối lượng là 1,88 g. Tính nồng độ mol của dung dịch CuSO4 đã dùng.
Bài giải:Trước phản ứng có 1,12 + 0,24 = 1,36 gam kim loại, sau phản ứng có l, 88g.
Mg + CuSO4 → MgSO4 + Cu (1)
Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (2)
Theo (1) 24 g Mg phản ứng tạo 64 g Cu khối lượng tăng 40 g.
⇒ 0,24 g Mg phản ứng tạo 0,64 g Cu khối lượng tăng 0.4 g.
⇒ nCu = 0,64/64 = 0,01 mol.
Theo bài cho từ 1.36 gam kim loại sau phản ứng thu được 1.88 g tăng 0.52 g.
→ Fe đã phản ứng và làm khối lượng tăng thêm 0,12 gam nữa.
Theo (2) 1 mol (56 g) Fe phản ứng tạo ra 1 mol (64 g) Cu khối lượng tăng 8 g.
→ nCu = 0,12/8 = 0,015 mol.
nCuSO4 = 0,01 + 0,015 = 0,025 mol.
CM CuSO4 = 0,025/0,25 = 0,1 M.
Bài 5 (trang 198): Hòa tan 58 gam muối CuSO4.5H2O trong nước, được 500 ml dung dịch.
a. Tính nồng độ mol của dung dịch CuSO4 đã pha chế.
b. Cho dần mạt sắt đến dư vào dung dịch trên. Trình bày hiện tượng quan sát được và giải thích.
Viết phương trình hóa học dạng phân tử và dạng ion rút gọn. Cho biết vai trò của các chất tham gia phản ứng. Khối lượng kim loại sau phản ứng tăng hay giảm là bao nhiêu gam?
Bài giải:1 mol CuSO4.5H2O (250 g) có 1 mol CuSO4 (160 g)
⇒ 58 g CuSO4.5H2O có 0,232 mol CuSO4
a. CM CuSO4 = 0,232: 0,5 = 0,464 M
b. Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
Hiện tượng: mạt sắt tan dần, màu xanh của dung dịch nhạt dần có chất màu đỏ xuất hiện:
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu
Fe → Fe2+ + 2e
Fe là chất khử
Cu2+ + 2e → Cu
Cu2+ là chất oxi hóa
* Theo phương trình phản ứng:
1 mol Fe (56) phản ứng với 1 mol CuSO4 tạo ra 1 mol Cu (64) khối lượng tăng 8 g.
⇒ Fe phản ứng với 0,232 mol CuSO4 tạo ra 0,232 mol Cu (64) khối lượng tăng 1,856 g.
Bài trước: Bài 39: Một số hợp chất của crom - Giải BT Hóa học 12 nâng cao Bài tiếp: Bài 41: Một số hợp chất của sắt - Giải BT Hóa học 12 nâng cao