Cho hỗn hợp X gồm Al2O3, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 có số mol đều bằng nhau. Lấy m gam X cho vào ống sứ chịu nhiệt, nung nóng rồi cho luồng khí CO đi qua ống sứ, CO phản ứng hết. Toàn bộ khí CO2 bay ra khỏi ống được hấp thụ hết vào bình đựng 400ml dung dịch Ba(OH)2 0,6M, thấy khối lượng dung dịch tăng so với dung dịch Ba(OH)2 ban đầu là 6,66 gam. Chất rắn Y còn lại trong ống sứ gồm 5 chất và có khối lượng 95,16 gam. Cho hỗn hợp Y tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc, đun nóng được V lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc)
a) Viết các phương trình phản ứng hoá học xảy ra?
b) Tính giá trị m, V và số mol H2SO4 đem dùng?
(Biết lượng axit dư 20% so với lượng cần thiết
a)
\(3Fe_2O_3+CO\underrightarrow{t^o}2Fe_3O_4+CO_2\)
\(Fe_3O_4+CO\underrightarrow{t^o}3FeO+CO_2\)
\(FeO+CO\underrightarrow{t^o}Fe+CO_2\)
\(Ba\left(OH\right)_2+CO_2\rightarrow BaCO_3+H_2O\)
\(BaCO_3+CO_2+H_2O\rightarrow Ba\left(HCO_3\right)_2\)
\(Fe_2O_3+3H_2SO_4\rightarrow Fe_2\left(SO_4\right)_3+3H_2O\)
\(2Fe_3O_4+10H_2SO_{4\left(đ,n\right)}\rightarrow3Fe_2\left(SO_4\right)_3+SO_2+10H_2O\)
\(2FeO+4H_2SO_{4\left(đ,n\right)}\rightarrow Fe_2\left(SO_4\right)_3+SO_2+4H_2O\)
\(2Fe+6H_2SO_{4\left(đ,n\right)}\rightarrow Fe_2\left(SO_4\right)_3+3SO_2+6H_2O\)
\(Al_2O_3+3H_2SO_4\rightarrow Al_2\left(SO_4\right)_3+3H_2O\)
b)
\(n_{Ba\left(OH\right)_2}=0,6.0,4=0,24\left(mol\right)\)
Gọi số mol CO2 là r (mol)
PTHH: \(Ba\left(OH\right)_2+CO_2\rightarrow BaCO_3+H_2O\)
0,24----->0,24------>0,24
\(BaCO_3+CO_2+H_2O\rightarrow Ba\left(HCO_3\right)_2\)
(r-0,24)<--(r-0,24)
=> mtăng = \(m_{CO_2}-m_{BaCO_3}\)
=> \(44r-197\left(0,48-r\right)=6,66\)
=> r = 0,42 (mol)
Ta thấy: nO(mất đi) = \(n_{CO_2}=0,42\left(mol\right)\)
=> m = 95,16 + 0,42.16 = 101,88 (g)
=> \(n_{Al_2O_3}=n_{FeO}=n_{Fe_2O_3}=n_{Fe_3O_4}=0,18\left(mol\right)\)
Ta có sơ đồ:
\(Y\left\{{}\begin{matrix}Al:0,36\left(mol\right)\\Fe:1,08\left(mol\right)\\O:1,56\left(mol\right)\end{matrix}\right.+H_2SO_{4\left(đ,n\right)}\rightarrow\left\{{}\begin{matrix}Al_2\left(SO_4\right)_3\\Fe_2\left(SO_4\right)_3\end{matrix}\right.+SO_2+H_2O\)
Gọi số mol SO2 là a (mol)
Bảo toàn Al: \(n_{Al_2\left(SO_4\right)_3}=0,18\left(mol\right)\)
Bảo toàn Fe: \(n_{Fe_2\left(SO_4\right)_3}=0,54\left(mol\right)\)
Bảo toàn S: \(n_{H_2SO_4\left(LT\right)}=2,16+a\left(mol\right)\) (1)
Bảo toàn H: \(n_{H_2O}=2,16+a\left(mol\right)\)
Bảo toàn O: \(1,56+4\left(2,16+a\right)=0,18.12+0,54.12+2,16+a\)
=> a = 0,2 (mol)
=> V = 0,2.22,4 = 4,48 (l)
(1) => \(n_{H_2SO_4\left(LT\right)}=2,36\left(mol\right)\)
=> \(n_{H_2SO_4\left(TT\right)}=\dfrac{2,36.120}{100}=2,832\left(mol\right)\)
