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: $f=frac{{{n}_{AgN{{O}_{3}}}}}{nFtext{e}}$
* 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: $frac{y}{x}=frac{4text{a}}{a+b}$ 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: $f=frac{{{n}_{HN{{O}_{3}}}}}{{{n}_{Ftext{e}}}}$
– $frac{8}{3}<text{f}<4$ : 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 FexOy. Các trường hợp thường gặp:
| FexOy | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 |
| $frac{x}{y}=?$ | 1 | $frac{2}{3}$ | $frac{3}{4}$ |
| > 0,75… | < 0,75… | $frac{2}{3}<frac{x}{y}<1$ | |
| Hòa tan với HCl, H2SO4 (l) | Chỉ tạo Fe2+ | Chỉ tạo Fe3+ | Tạo hỗn hợp Fe2+ và Fe3+. |
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:
FexOy + 2yHI → xFeI2 + (y-x)I2 + yH2O
3FexOy + (12x-2y)HNO3 → 3xFe(NO3)3 + (3x-2y)NO + (6x-y)H2O
2FexOy + (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 + NxOy + (8x-3y)H2O