Lấy 93,9 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4 và Al. Nung hỗn hợp trong môi trường không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, ta được hỗn hợp Y. Chia Y thành 2 phần có khối lượng khác nhau. Phần 1 tác dụng với dung dịch NaOH dư cho 0,672 lít H2 (đktc). Phần 2 tác dụng với dung dịch HC1 dư cho 18,816 lít H2 (đktc). Tính % khối lượng các chất trong hỗn hợp X biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và hiệu suất các phản ứng là 100%.
Y gồm: $Fe,Al,Al_2O_3$
$3Fe_3O_4 + 8Al \xrightarrow{t^o} 9Fe + 4Al_2O_3$
Phần 1 : $n_{H_2} = 0,03(mol)$
$2Al + 2NaOH + 2H_2O \to 2NaAlO_2 + 3H_2$
Theo PTHH, $n_{Al} =\dfrac{2}{3}n_{H_2} = 0,02(mol)$
Gọi $n_{Fe} =a (mol) \Rightarrow n_{Al_2O_3} = \dfrac{4}{9}n_{Fe} = \dfrac{4}{9}a(mol)$
Phần 2 :
Gọi $n_{Al} = 0,02x(mol) ; n_{Fe} = ax(mol) ; n_{Al_2O_3} = \dfrac{4}{9}ax(mol)$
$2Al + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2$
$Fe + 2HCl \to FeCl_2 + H_2$
Theo PTHH : $n_{H_2} = 0,02x.1,5 + ax = 0,03x + ax = 0,84 \Rightarrow x = \dfrac{0,84}{0,03 + a}(1)$
Ta có :
Bảo toàn nguyên tố với Fe,Al :
\(n_{Fe_3O_4}=\dfrac{a+ax}{3}\left(mol\right)\)
\(n_{Al}=\left(0,02+0,02x\right)+2\left(\dfrac{4}{9}a+\dfrac{4}{9}ax\right)\)(mol)
Suy ra :
\(\dfrac{a+ax}{3}.232+\left(0,02+0,02x+\dfrac{8a}{9}+\dfrac{8ax}{9}\right).27=93,9\)(2)
Thay (1) và (2) suy ra : x = 2,842 ; a = 0,2655
Suy ra :
$m_{Al} = (0,02 + 0,02.2,842 + \dfrac{8.0,2655}{9} + \dfrac{8.2,842.0,2655}{9}).27 = 26,56(gam)$
