Trộn đều 83g hh bột Al, Fe2O3 và CuO rồi tiến hành pư nhiệt nhôm.
Giải sử lúc đó chỉ xảy ra hai PƯ khử oxit thành kim loại. Chia hh sau PỨ thành hai phần có khối lượng chênh lệch 66.4g. Lấy phần khối lượng lớn hòa tan bằng dd H2SO4 dư, thu được 23.3856 lít H2 (đktc), dung dich X và chất rắn. Lấy 1/10 dd X cho tác dụng đủ với 200ml dd KMnO4 0.018 M.
Hòa tan phần khối lượng nhỏ bằng dd NaOH dư thấy còn lại 4.736g chất rắn ko tan.
1. Viết các phương trình hóa học xảy ra.
2. Cho biết trong hỗn hợp ban đầu số mol của CuO gấp 3/2 lần Fe2O3. Tính % mỗi oxit kim loại
phản ứng nhiệt nhôm
2Al + Fe2O3 ---> Al2O3 + 2Fe
2Al + 3CuO---> Al2O3 + 3Cu
sau khi nhiệt Al, trong hh rắn có Fe, Cu, Al dư, Al2O3, Fe2O3 và CuO chưa phản ứng
cho vào H2SO4:
2Al + 3H2SO4 ---> Al2(SO4)3 + 3H2
Fe + H2SO4 ---> FeSO4 + H2
Al2O3 + 3H2SO4 --->Al2(SO4)3 + 3H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 --->Fe2(SO4)3 + 3H2O
CuO + H2SO4 --->CuSO4 + H2O
tác dụng với dd thuốc tím:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 ---> 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
phản ứng với NaOH
2Al + 2NaOH +2H2O---> 2NaAlO2 + 3H2
Al2O3 + 2NaOH ---> 2NaAlO2 + H2O
2 phần chênh lệch nhau 66,4 gam và có tổng khối lượng là 83 gam
=> phần lớn là 74,7 gam và phần nhỏ là 8,3 gam
(phần lớn bằng 9 lần phần nhỏ, phần nhỏ bằng 1/10 khối lượng hh ban đầu)
như vậy các số liệu ta thu được ở phần lớn sẽ bằng 9 lần nếu ta thực hiện ở phần nhỏ
23,3856 lít khí H2 => 1,044 mol
=> nếu thực hiện ở phần nhỏ ta sẽ thu được 0,116 mol
số mol KMnO4 là 0,0036 mol => nếu là phần nhỏ thì sẽ dùng hết 0,0036 * 10 / 9 = 0,004 mol
gọi a, b lần lượt là số mol của Al và Fe2O3 trong 1/10 hỗn hợp ban đầu (bằng với khối lượng của phần nhỏ)
=>số mol CuO là 1,5b
=> 27a + 160b + 120b = 27a + 280b = 8,3
gọi x, y lần lượt là số mol Fe2O3 và số mol CuO bị khử
2Al + Fe2O3 ---> Al2O3 + 2Fe
2x <---x mol --- --->x mol --->2x mol
2Al + 3CuO ---> Al2O3 + 3Cu
2y/3<--y mol--- --> y/3 ---->y mol
=> Al còn lại (a - 2x - 2y/3) mol
Fe2O3 còn (b - x) mol
CuO còn lại (1,5b-y) mol
Fe có 2x mol
Cu có y mol
nếu cho phần nhỏ phản ứng với H2SO4:
2Al + 3H2SO4 ---> Al2(SO4)3 + 3H2
(a-2x-2y/3) --- --- -- --- --- -- -- --- ->1,5(a-2x-2y/3)
Fe + H2SO4 ---> FeSO4 + H2
2x --- --- --- --- --- >2x --- --- >2x
=> 1,5(a -2x - 2y/3) + 2x = 1,5a -x -y = 0,116
chỉ có Fe(2+) mới tác dụng với KMnO4 trong môi trường axit để tạo thành Fe(3+)
5Fe(2+) + MnO4(-) + 8H(+) --->5Fe(3+) + Mn(2+) 4H2O
0,02<--- ---0,004 mol
=> số mol Fe(2+) là 0,02 mol
=> 2x =0,02
=> x=0,01
phản ứng với NaOH:
chất rắn thu được bao gồm: Fe, Cu, Fe2O3, CuO
=> 112 x + 64y + 160(b - x) + 80(1,5b - y) =4,736
<=> 160b + 120b - 48x - 16y = 4,736
<=> 280b = 4,736 + 48x +16y
ta có các PT:
27a + 280b = 8,3
1,5a - x - y = 0,116
x =0,01
280b = 4,736 + 48x +16y
thế biểu thức thứ 4 vào thứ nhất và thay x = 0,01 ta có hệ gồm 2PT:
1,5a - y =0,126
27a + 16y = 3,084
giải hệ trên ta được:
a = 0,1
y = 0,024
=> b = 0,02
x = 0,01
trong 1/10 hh ban đầu có:
0,1 mol Al
0,02 mol Fe2O3
0,03 mol CuO
số mol Fe2O3 bị khử là 0,01
số mol CuO bị khử là 0,024
=>50% Fe2O3 và 80% CuO đã bị khử
phản ứng nhiệt nhôm
2Al + Fe2O3 ---> Al2O3 + 2Fe
2Al + 3CuO---> Al2O3 + 3Cu
sau khi nhiệt Al, trong hh rắn có Fe, Cu, Al dư, Al2O3, Fe2O3 và CuO chưa phản ứng
cho vào H2SO4:
2Al + 3H2SO4 ---> Al2(SO4)3 + 3H2
Fe + H2SO4 ---> FeSO4 + H2
Al2O3 + 3H2SO4 --->Al2(SO4)3 + 3H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 --->Fe2(SO4)3 + 3H2O
CuO + H2SO4 --->CuSO4 + H2O
tác dụng với dd thuốc tím:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 ---> 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
phản ứng với NaOH
2Al + 2NaOH +2H2O---> 2NaAlO2 + 3H2
Al2O3 + 2NaOH ---> 2NaAlO2 + H2O
2 phần chênh lệch nhau 66,4 gam và có tổng khối lượng là 83 gam
=> phần lớn là 74,7 gam và phần nhỏ là 8,3 gam
(phần lớn bằng 9 lần phần nhỏ, phần nhỏ bằng 1/10 khối lượng hh ban đầu)
như vậy các số liệu ta thu được ở phần lớn sẽ bằng 9 lần nếu ta thực hiện ở phần nhỏ
23,3856 lít khí H2 => 1,044 mol
=> nếu thực hiện ở phần nhỏ ta sẽ thu được 0,116 mol
số mol KMnO4 là 0,0036 mol => nếu là phần nhỏ thì sẽ dùng hết 0,0036 * 10 / 9 = 0,004 mol
gọi a, b lần lượt là số mol của Al và Fe2O3 trong 1/10 hỗn hợp ban đầu (bằng với khối lượng của phần nhỏ)
=>số mol CuO là 1,5b
=> 27a + 160b + 120b = 27a + 280b = 8,3
gọi x, y lần lượt là số mol Fe2O3 và số mol CuO bị khử
2Al + Fe2O3 ---> Al2O3 + 2Fe
2x <---x mol --- --->x mol --->2x mol
2Al + 3CuO ---> Al2O3 + 3Cu
2y/3<--y mol--- --> y/3 ---->y mol
=> Al còn lại (a - 2x - 2y/3) mol
Fe2O3 còn (b - x) mol
CuO còn lại (1,5b-y) mol
Fe có 2x mol
Cu có y mol
nếu cho phần nhỏ phản ứng với H2SO4:
2Al + 3H2SO4 ---> Al2(SO4)3 + 3H2
(a-2x-2y/3) --- --- -- --- --- -- -- --- ->1,5(a-2x-2y/3)
Fe + H2SO4 ---> FeSO4 + H2
2x --- --- --- --- --- >2x --- --- >2x
=> 1,5(a -2x - 2y/3) + 2x = 1,5a -x -y = 0,116
chỉ có Fe(2+) mới tác dụng với KMnO4 trong môi trường axit để tạo thành Fe(3+)
5Fe(2+) + MnO4(-) + 8H(+) --->5Fe(3+) + Mn(2+) 4H2O
0,02<--- ---0,004 mol
=> số mol Fe(2+) là 0,02 mol
=> 2x =0,02
=> x=0,01
phản ứng với NaOH:
chất rắn thu được bao gồm: Fe, Cu, Fe2O3, CuO
=> 112 x + 64y + 160(b - x) + 80(1,5b - y) =4,736
<=> 160b + 120b - 48x - 16y = 4,736
<=> 280b = 4,736 + 48x +16y
ta có các PT:
27a + 280b = 8,3
1,5a - x - y = 0,116
x =0,01
280b = 4,736 + 48x +16y
thế biểu thức thứ 4 vào thứ nhất và thay x = 0,01 ta có hệ gồm 2PT:
1,5a - y =0,126
27a + 16y = 3,084
giải hệ trên ta được:
a = 0,1
y = 0,024
=> b = 0,02
x = 0,01
trong 1/10 hh ban đầu có:
0,1 mol Al
0,02 mol Fe2O3
0,03 mol CuO
số mol Fe2O3 bị khử là 0,01
số mol CuO bị khử là 0,024
=>50% Fe2O3 và 80% CuO đã bị khử
