Chương 4. Phản ứng oxy hóa - khử

\(m\) \(gam\) \(Fe_2O_3+CO\xrightarrow[]{t^o}5,2g\) \(X\) \(\left\{{}\begin{matrix}FeO\\Fe_3O_4\\Fe_2O_3\end{matrix}\right.\) \(\xrightarrow[du]{+HNO_3}\) \(Fe\left(NO_3\right)_3+0,05mol\) \(NO+H_2O\)

Bảo toàn electron cho toàn bộ quá trình:\(\rightarrow2n_{CO}=n_{NO_2}\rightarrow n_{CO}=n_{CO_2}=0,025mol\)

Bảo toàn khối lượng: \(\rightarrow m=m_X+m_{CO_2}-m_{CO}=5,2+0,025.44-0,025.28=5,6gam\)

Chọn A

$CO_2 + Ca(OH)_2 \to CaCO_3 + H_2O$

Theo PTHH : 

$n_{CO_2} = n_{CaCO_3} = 0,06(mol)$

$n_{Fe_2(SO_4)_3} = \dfrac{24}{400} = 0,06(mol)$
$\Rightarrow n_{Fe\ trong hh} = 0,06.2 = 0,12(mol)$

Gọi $n_{Fe}  = a(mol) ; n_{Fe_2O_3} = b(mol)$
$\Rightarrow a + 2b = 0,12(1)$

$Fe^0 \to Fe^{+3} + 3e$
$C^{+2} \to C^{+4} + 2e$
$S^{+6} + 2e \to S^{+4}$

Bảo toàn electron : $3n_{Fe} + 2n_{CO_2} = 2n_{SO_2}$
$\Rightarrow n_{Fe} = a = 0,08(2)$

Từ (1)(2) suy ra : a = 0,08. ; b = 0,02

$\%n_{Fe} = \dfrac{0,08}{0,08+0,02}.100\% = 80\%$

$\% n_{Fe_2O_3} = 100\% - 80\% = 20\%$

Coi A gồm $Fe(x\ mol) ; O(b\ mol) \Rightarrow 56x + 16b = 75,2(1)$

Bảo toàn electron : $3n_{Fe} = 2n_O + 2n_{SO_2}$
$\Rightarrow 3x = 2b + 0,3.2(2)$

Từ (1)(2) suy ra : x = 1 ; b = 1,2

Ta có : $n_{Fe} = 1(mol) \Rightarrow a = 1.56 = 56(gam)$

Coi hai kim loại là R có hóa trị n

Phần 1 : $n_{H_2} = 0,1(mol)$

$R^0 \to R^{+n} + ne$

$2H^+ + 2e \to H_2$

Bảo toàn electron : $n_R = \dfrac{0,1.2}{n} = \dfrac{0,2}{n}(mol)$
Phần 2 : 

$R^0 \to R^{+n} + ne$

$N^{+5} + 3e \to N^{+2}$

Bảo toàn electron : $n.n_R = 3n_{NO} \Rightarrow n_{NO} = \dfrac{0,2}{3}(mol)$
$V = \dfrac{0,2}{3}.22,4 = 1,493(lít)$

$n_{Fe} = \dfrac{84}{56} = 1,5(mol)$
$n_S = \dfrac{32}{32} = 1(mol)$

Quá trình oxi hóa - khử : 

$Fe^0 \to Fe^{+2} + 2e$
$S^0 \to S^{+4} + 4e$
$O_2 + 4e \to 2O^{-2}$

Bảo toàn electron : $2n_{Fe} + 4n_S = 4n_{O_2}$
$\Rightarrow n_{O_2} = \dfrac{1,5.2 + 1.4}{4} = 1,75( mol)$
$V = 1,75.22,4 = 39,2(lít)$

Gọi hai kim loại A,B là R có hóa trị n

Phần 1 : $n_{H_2} = \dfrac{1,792}{22,4} = 0,08(mol)$
$2R + 2nHCl \to 2RCl_n + nH_2$

Theo PTHH : $n_R = \dfrac{2}{n}.n_{H_2} = \dfrac{0,16}{n}(mol)$

Phần 2 : 

$4R + nO_2 \xrightarrow{t^o}2R_2O_n$

Theo PTHH : $n_{O_2} = \dfrac{n}{4}.n_R = 0,04(mol$

$\Rightarrow m = m_{oxit}  -m_{O_2} = 2,84  -0,04.32 = 1,56(gam)$

Coi hỗn hợp X gồm Fe và O

$n_{Fe} = \dfrac{16,8}{56} = 0,3(mol)$
$n_{SO_2} = \dfrac{5,6}{22,4} = 0,25(mol)$
Bảo toàn electron : $3n_{Fe} = 2n_O + 2n_{SO_2}$
$\Rightarrow n_O = \dfrac{0,3.3 - 0,25.2}{2} = 0,2(mol)$
$m = m_{Fe} + m_O = 16,8 + 0,2.16 = 20(gam)$

Gọi $n_{Al} = a(mol) ; n_{Fe} = b(mol) \Rightarrow 27a + 56b = 11(1)$

$n_{H_2} = \dfrac{8,96}{22,4} = 0,4(mol)$
Bảo toàn electron : 

$3n_{Al} + 2n_{Fe} = 2n_{H_2} \Rightarrow 3a + 2b = 0,4.2(2)$
Từ (1)(2) suy ra a = 0,2 ; 0,1

Suy ra : trong 5,5 gam A có $n_{Al} = 0,2 : 2 = 0,1(mol) ; n_{Fe} = 0,1 : 2 = 0,05(mol)$

Bảo toàn electron  :$3n_{Al} + 3n_{Fe} = 2n_{SO_2}$
$\Rightarrow n_{SO_2} = \dfrac{0,1.3 + 0,05.3}{2} = 0,225(mol)$
$\Rightarrow V = 0,225.22,4 = 5,04(lít)$

Chất rắn thu được cho tan trong HCl dư thấy thoát ra 13,44 lít khí --> có M dư

Gọi n là hóa trị của kim loại M

Ta có hai phương trình

\(4M+nO_2->2M_2O_n\)

0,6/n<--0,15                   (mol)

\(2M+2nHCl->2MCl_n+nH_2\)

1,2/n                                   <--0,6 (mol)

--> số mol ban đầu của M là \(\dfrac{0,6}{n}+\dfrac{1,2}{n}=\dfrac{1,8}{n}\left(mol\right)\)

Ta có \(\dfrac{m_M}{n_M}=M_M\)

--> \(\dfrac{16,2}{\dfrac{1,8}{n}}=M_M\Leftrightarrow9n=M_M\)

Khi \(\left\{{}\begin{matrix}n=1\\n=2\\n=3\end{matrix}\right.\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}M=9\\M=18\\M=27\left(Al\right)\end{matrix}\right.\)

--> M là kim loại Nhôm (Al)

Bảo toàn khối lượng : $m_{Cl_2} = 59,2 - 37,9 = 21,3(gam)$
$\Rightarrow n_{Cl_2} = \dfrac{21,3}{71} = 0,3(mol)$
$n_{H_2} = \dfrac{11,2}{22,4} = 0,5(mol)$

Gọi $n_{Al}  = a(mol) ; n_{Zn} = b(mol) \Rightarrow 27a + 65b = 37,9(1)$

$Al^0 \to Al^{+3} + 3e$
$Zn^0 \to Zn^{+2} + 2e$
$Cl_2 + 2e \to 2Cl^-$
$2H^+ + 2e \to H_2$

Bảo toàn electron : $3n_{Al} + 2n_{Zn} = 2n_{Cl_2} + 2n_{H_2}$
$\Rightarrow 3a + 2b = 0,3.2 + 0,5.2(2)$

Từ (1)(2) suy ra a = 0,2 ;b = 0,5

$m_{Al} = 0,2.27 = 5,4(gam)$
$m_{Zn} = 0,5.65 = 32,5(gam)$