2Al + F e 2 O 3  → A l 2 O 3 + 2Fe

Sau phản ứng cho hỗn hợp rắn tác dụng với dd NaOH thấy có khí thoát ra, suy ra có Al dư.

Vậy hỗn hợp rắn: Fe, A l 2 O 3 , Al (dư) và  F e 2 O 3 (nếu dư).

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m X = m r ắ n   tan +   m r ắ n   k h ô n g   tan

= 21,67 - 12,4 = 9,27g

Mà  m r ắ n   tan =   m A l d u + m A l 2 O 3

2Al + 2NaOH + 2 H 2 O

→ 2 N a A l O 2 + 3 H 2 1

Theo PTHH (1), ta có:

⇒ m A l d u  = 0,06.27 = 1,62g

⇒ m A l 2 O 3 p u = m   r a n     tan - m A l   d u

= 9,27-1,62=7,65 g

⇒ n A l 2 O 3   p u  = 0,075mol

⇒ n A l p u = n F e s p = 2 n A l 2 O 3 p u

= 0,075.2 = 0,15 mol

Ta có:

m ran khong tan = mFe (sp) = mFe2O3(neu dư)

⇒ m F e 2 O 3 (neu dư)=12,4-0,15.56 = 4g

⇒ n F e 2 O 3 dư = 4/160 = 0,025 mol

Giả sử phản ứng hoàn toàn thì Al sẽ dư → Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm theo F e 2 O 3 .

⇒ H = 0,075.100/0,1 = 75%

⇒ Chọn D.

Giải thích: 

Phần 1:

n_H2 = 0,075 => n_Aldư = 0,05

8Al + 3Fe₃O₄ → 4Al₂O₃ + 9Fe

8x→    3x       →4x       →   9x

Chất rắn không tan trong NaOH là Fe (9x mol). Với H₂SO₄ đặc nóng

=> Fe³⁺ (u) và Fe²⁺ (v)

Bảo toàn electron: 3u + 2v = 0,6 . 2

m muối = 400a/2 + 152b = 82,8

=> u = 0,3 và v = 0,15

=> 9x = u + v => x = 0,05

Vậy phần 1 chứa Al (0,05), Al₂O₃ (0,2) và Fe (0,45)

=> m_{Phần 1} = 46,95

=> m_{Phần 2} = m_X - m_{Phần 1} = 187,8

=> m_{Phần 2} = 4m_{Phần 1}

Vậy phần 2 chứa các chất có số mol gấp 4 phần 1.

Phần 2 chứa Al (0,2), Al₂O₃ (0,8) và Fe (1,8)

=> n_O = 0,8 . 3 = 2,4

n_H+ = 12,97 = 4n_NO + 2n_NO2 + 2n_O + 10n_NH4+

=> n_NH4+ = 0,015

Dung dịch A chứa Fe³⁺ (a mol), Fe²⁺ (y mol) và các ion khác.

Bảo toàn Fe => a + b = 1,8

Bảo toàn electron => 3a + 2b + 0,2 . 3 = 1,25 . 3 + 1,51 + 0,015 . 8

=> a = 1,18 và b = 0,62

Đáp án D

Phản ứng nhiệt nhôm:

X tác dụng với NaOH thu được => Al dư (*)

Phản ứng xảy ra hoàn toàn (**)

Kết hợp (*), (**) => F e 3 O 4  hết => X gồm Fe, A l 2 O 3  và Al dư

Chú ý: Bài toán chia làm hai phần không bằng nhau

*Xét phần một

Số mol H₂ thu được là:  

Trong X, chỉ có Al₂O₃ và Al dư tác dụng với NaOH theo sơ đồ sau:

Chất rắn thu được là Fe

Chất rắn thu được tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng:

Sơ đồ phản ứng: 

*Xét phần hai:

Số mol HNO₃ là: 

Các quá trình tham gia của H⁺:

Xét phần 1: do sinh ra H₂ ⇒ Al dư. n_H2 = 0,075 mol ⇒ n_{Al dư} = 0,05 mol.

Rắn không tan là Fe. Ta có: 2H₂SO₄ + 2e → SO₂ + SO₄^2– + 2H₂O.

⇒ n_SO4^2– = n_SO2 = 0,6 mol ⇒ nFe = (82,8 – 0,6 × 96) ÷ 56 = 0,45 mol.

8Al + 3Fe₃O₄ → 4Al₂O₃ + 9Fe ⇒ n_Al2O3 = 0,45 × 4 ÷ 9 = 0,2 mol.

⇒ mphần 1 = 0,05 × 27 + 0,2 × 102 + 0,45 × 56 = 46,95(g) ⇒ m phần 2 = 187,8(g).

⇒ phần 2 gấp 4 lần phần 1 ⇒ phần 2 chứa 0,2 mol Al; 0,8 mol Al₂O₃; 1,8 mol Fe.

Ta có: n_H⁺ = 4n_NO + 2n_NO2 + 2n_O + 10n_NH4+ ⇒ n_NH4⁺ = 0,015 mol.

Đặt nFe(NO₃)₂ = b ⇒ a + b = n_Fe = 1,8 mol; Bảo toàn electron:

0,2 × 3 + 3a + 2b = 1,25 × 3 + 1,51 + 0,015 × 8. Giải hệ có: a = 1,18.

Đáp án D

Chọn đáp án D

Xét phần 1: do sinh ra H₂ ⇒ Al dư. n_H2 = 0,075 mol ⇒ n_{Al dư} = 0,05 mol.

Rắn không tan là Fe. Ta có: 2H₂SO₄ + 2e → SO₂ + SO₄^2– + 2H₂O.

⇒ n_SO4^2– = n_SO2 = 0,6 mol ⇒ nFe = (82,8 – 0,6 × 96) ÷ 56 = 0,45 mol.

8Al + 3Fe₃O₄ → 4Al₂O₃ + 9Fe ⇒ n_Al2O3 = 0,45 × 4 ÷ 9 = 0,2 mol.

⇒ mphần 1 = 0,05 × 27 + 0,2 × 102 + 0,45 × 56 = 46,95(g) ⇒ m phần 2 = 187,8(g).

⇒ phần 2 gấp 4 lần phần 1 ⇒ phần 2 chứa 0,2 mol Al; 0,8 mol Al₂O₃; 1,8 mol Fe.

Ta có: n_H⁺ = 4n_NO + 2n_NO2 + 2n_O + 10n_NH4+ ⇒ n_NH4⁺ = 0,015 mol.

Đặt nFe(NO₃)₂ = b ⇒ a + b = n_Fe = 1,8 mol; Bảo toàn electron:

0,2 × 3 + 3a + 2b = 1,25 × 3 + 1,51 + 0,015 × 8. Giải hệ có: a = 1,18

Gọi nAl=x mol và nFe2O3 = y mol

Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Fe

Đầu(mol)            y         x

Do chất rắn sau +NaOH tạo khí nên dư Al

=> nH2=1,5nAl => 0,06= x-a mX= 160y + 27x = 21,67

m rắn không tan = mFe2O3 + mFe = 160(y – ½ a)  + 56a=12,4

Giải hệ : x=0,21mol ;  y=0,1mol ;  a =0,15mol.

Tính hiệu suất theo  Fe2O3 => %H= (0,075/0,1) .100%= 75%

=>D

Đáp án D