Dẫn dòng khí CO đi qua ống sứ chứa 6,1g hỗn hợp A gồm CuO,Al2O3 và 1 oxit của 1 kim loại R đốt nóng tới phản ứng hoàn toàn thì chất rắn còn lại trong ống nghiệm có khối lượng là 4,82g. Toàn bộ lượng chất rắn phản ứng vừa đủ với 150ml dung dịch HCL 1M. Sau phản ứng thấy thoát ra 1,008 lít khí H2(đktc) và còn lại 1,28g chất rắn không tan. Xác định kim loại R và công thức oxit của R trong hỗn hợp A.
Gọi CTHH của oxit kim loại \(R\) là \(R_xO_y\left(x,y\in N\text{*}\right)\)
Đặt kim loại \(R\) có hoá trị \(n\left(n\in N\text{*}\right)\) khi phản ứng với \(HCl\)
Dẫn khí \(CO\) qua ống sứ chứa \(CuO,Al_2O_3,R_xO_y\), chỉ có \(CuO,R_xO_y\) tham gia phản ứng, \(Al_2O_3\) thì không. Vậy hỗn hợp thu được gồm \(Cu,Al_2O_3,R\)
PTHH:
\(CuO+CO\xrightarrow[]{t^o}Cu+CO_2\left(1\right)\)
\(R_xO_y+yCO\xrightarrow[]{t^o}xR+yCO_2\left(2\right)\)
Áp dụng ĐLBTNT:
\(m_{O\left(CuO,R_xO_y\right)}=6,1-4,82=1,28\left(g\right)\\ \rightarrow n_{O\left(CuO,R_xO_y\right)}=\dfrac{1,28}{16}=0,08\left(mol\right)\)
\(n_{HCl}=0,15.1=0,15\left(mol\right)\\ n_{H_2}=\dfrac{1,008}{22,4}=0,045\left(mol\right)\)
Cho hỗn hợp chất rắn gồm \(Cu,R,Al_2O_3\) phản ứng với dd \(HCl\), thấy có chất rắn không tan là \(Cu\)
\(\rightarrow n_{Cu}=\dfrac{1,28}{64}=0,02\left(mol\right)\)
Theo PTHH (1): \(n_{O\left(CuO\right)}=n_{Cu}=0,02\left(mol\right)\)
\(\rightarrow n_{O\left(R_xO_y\right)}=0,08-0,02=0,06\left(mol\right)\)
Theo CTHH \(R_xO_y:n_R=\dfrac{x}{y}n_O=\dfrac{0,06x}{y}\left(mol\right)\)
PTHH: \(2R+2nHCl\rightarrow2RCl_n+nH_2\left(3\right)\)
\(\dfrac{0,09}{n}\)<-0,09--------------->0,045
\(\rightarrow n_{HCl\left(Al_2O_3\right)}=0,15-0,09=0,06\left(mol\right)\)
PTHH: \(Al_2O_3+6HCl\rightarrow2AlCl_3+3H_2O\left(4\right)\)
0,01<----0,06
\(\rightarrow m_R=4,82-0,01.102-1,28=2,52\left(g\right)\)
\(\rightarrow M_R=\dfrac{2,52}{\dfrac{0,06x}{y}}=\dfrac{42y}{x}=21.\dfrac{2y}{x}\left(g\text{/}mol\right)\)
Trong CTHH \(R_xO_y\) có hoá trị \(2y\text{/}x\) nên ta xét bảng:
| \(\dfrac{2y}{x}\) | \(1\) | \(2\) | \(3\) | \(\dfrac{8}{3}\) |
| \(M_R\) | \(21\) | \(42\) | \(63\) | \(56\) |
| \(Loại\) | \(Loại\) | \(Loại\) | \(Fe\) |
Vậy \(R\) là \(Fe\)
Ta có: \(\dfrac{2y}{x}=\dfrac{8}{3}\Leftrightarrow\dfrac{x}{y}=\dfrac{3}{4}\)
Vì \(x,y\in N\text{*}\rightarrow\left\{{}\begin{matrix}x=3\\y=4\end{matrix}\right.\)
Vậy CTHH của oxit là \(Fe_3O_4\)
tham khảo:
Gọi CTHH của oxit là RxOy
Al2O3 không phản ứng với CO
CuO + CO → Cu + CO2
Hỗn hợp chất rắn tác dụng với HCl là kim loại R
RxOy + yCO → xR +yCO2
Chất rắn gồm: Al2O3, R, Cu
Al2O3 +6HCl → 2AlCl3 +3H2O (1)
2R + 2nHCl → 2RCln + nH2 (2)
(n là hóa trị của R)
Chất rắn là Cu
→ nCu = 1,28:64=0,02mol
nCuO = nCu = 0,02mol
nHCl = 0,15 .1=0,15mol
nH2 = 1,008:22,4=0,045 mol
nHCl(2) = 2nH2 = 0,045.2 = 0,09mol
nHCl (1) = 0,15 – 0,09 = 0,06mol
nAl2O3 = 1/6.nHCl (1) = 0,06/6 = 0,01 mol
mRxOy = 6,1 – mCuO – mAl2O3= 0,02.80+0,01.102= 3,48g
Khối lượng O mất đi khi bị khử bởi CO: 6,1 – 4,28 = 1,28g
→ nO mất đi = 1,28 : 16 = 0,08mol
nO mất đi = nO trong RxOy + nO trong CuO = 0,08
→ nO trong RxOy = 0,08 – 0,02 = 0,06 mol
→nRxOy = 0,06/y mol
mRxOy = (M R+16y) . 0,06/y = 3,48
→R = 42.y/x
→x = 3; y =4; R = 56
→ R là Fe
