Câu 9: Nung hỗn hợp A gồm Al, Fe2O3 ở nhiệt độ cao để phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp B (giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử oxit kim loại thành kim loại). Cho hỗn hợp B tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng thu được 2,24 lit khí (đktc). Nếu cho hỗn hợp hỗn hợp B tác dụng với dung dịch NaOH dư thì còn lại một phần không tan nặng 3,36 gam.
a. Xác định khối lượng các chất trong hỗn hợp A và B.
b.Tính thể tích dd H2SO4 0,5 M cần thiết để hoà tan hết B.
a)
PTHH:
\(2Al+Fe_2O_3\xrightarrow[]{t^o}Al_2O_3+2Fe\) (1)
\(2Al+3H_2SO_4\rightarrow Al_2\left(SO_4\right)_3+3H_2\) (2)
\(Fe+H_2SO_4\rightarrow FeSO_4+H_2\) (3)
\(Al_2O_3+3H_2SO_4\rightarrow Al_2\left(SO_4\right)_3+3H_2O\) (4)
\(Fe_2O_3+3H_2SO_4\rightarrow Fe_2\left(SO_4\right)_3+3H_2O\) (5)
\(2Al+2Na+2H_2O\rightarrow2NaAlO_2+3H_2\) (6)
\(Al_2O_3+2NaOH\rightarrow2NaAlO_2+H_2O\) (7)
\(n_{H_2}=\dfrac{2,24}{22,4}=0,1\left(mol\right)\)
TH1: Al dư => Không có (6)
Chất rắn không tan là Fe => mFe = 3,36 (g)
=> \(n_{Fe}=\dfrac{3,36}{56}=0,06\left(mol\right)\)
Theo (3), (4): \(n_{H_2}=\dfrac{3}{2}n_{Al\left(dư\right)}+n_{Fe}\)
=> \(n_{Al\left(dư\right)}=\dfrac{0,1-0,06}{\dfrac{3}{2}}=\dfrac{2}{75}\left(mol\right)\)
Theo (1): \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Al_2O_3}=n_{Fe_2O_3}=\dfrac{1}{2}n_{Fe}=0,03\left(mol\right)\\n_{Al\left(pư\right)}=n_{Fe}=0,06\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
Trong A: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Al}=\left(0,06+\dfrac{2}{75}\right).27=2,34\left(g\right)\\m_{Fe_2O_3}=0,03.160=4,8\left(g\right)\end{matrix}\right.\)
Trong B: \(\left\{{}\begin{matrix}m_{Al\left(dư\right)}=\dfrac{2}{75}.27=0,72\left(g\right)\\m_{Fe}=0,06.56=3,36\left(g\right)\\m_{Al_2O_3}=0,03.102=3,06\left(g\right)\end{matrix}\right.\)
TH1: Fe2O3 dư => Không có (2), (6)
Theo (3): nFe = nH2 = 0,1 (mol) => mFe = 0,1.56 = 5,6 (g)
mchất rắn không tan = mFe + mFe2O3 = 3,36 (g) < 5,6 = mFe (vô lý)
=> Loại
b) Theo PT (2), (3), (4), (5):
\(\sum n_{H_2SO_4}=n_{H_2}+3n_{Al_2O_3}=0,19\left(mol\right)\)
=> \(V_{dd.H_2SO_4}=\dfrac{0,19}{0,5}=0,38\left(l\right)=380\left(ml\right)\)
