Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm m gam A gồm bột Al và oxit sắt FexOy trong điều kiện không có không khí, được hỗn hợp B. Nghiền nhỏ, trộn đều hỗn hợp B rồi chia thành 2 phần:
- Phần 1 có khối lượng 14,49 gam được hoà tan hết trong dung dịch HNO3 đun nóng thu được dung dịch C và 0.165 mol NO (sản phẩm khử duy nhất).
- Phần 2 tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đun nóng thấy giải phóng 0,336 lít khí H2 và còn lại 2,52 gam chất rắn.
Xác định giá trị của m và công thức của oxit sắt. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và các thể tích khí đo ở đktc.
Khi cho vào NaOH có khí thoát ra chứng tỏ Al phản ứng dư. Hỗn hợp B bao gồm các chất: \(Fe,Al,Al_2O_3\)
Gọi số mol của \(Fe,Al,Al_2O_3\)trong phần 1 là: \(\left\{{}\begin{matrix}Fe:a\\Al:b\\Al_2O_3:c\end{matrix}\right.\), phần 2 là: \(\left\{{}\begin{matrix}Fe:na\\Al:nb\\Al_2O_3:nc\end{matrix}\right.\)
Phần 1:
Ta có: \(56a+27b+102c=14,49\left(1\right)\)
Quá trình nhường e:
\(Fe\left(a\right)\rightarrow Fe^{+3}+3e\left(3a\right)\)
\(Al\left(b\right)\rightarrow Al^{+3}+3e\left(3b\right)\)
Quá trình nhận e:
\(N^{+5}+3e\left(0,495\right)\rightarrow N^{+2}\left(0,165\right)\)
Theo bảo toàn e ta có:
\(3a+3b=0,495\left(2\right)\)
Phần 2:
\(n_{H_2}=\dfrac{0,336}{22,4}=0,015\left(mol\right)\)
\(2Al\left(0,01\right)+2NaOH+2H_2O\rightarrow2NaAlO_2+3H_2\left(0,015\right)\)
\(\Rightarrow nb=0,01\left(3\right)\)
Chất rắn không tan là Fe.
\(\Rightarrow na=\dfrac{2,52}{56}=0,045\left(4\right)\)
Từ (1), (2), (3), (4) ta có hệ:
\(\left\{{}\begin{matrix}56a+27b+102c=14,49\\3a+3b=0,495\\na=0,045\\nb=0,01\end{matrix}\right.\)
\(\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}a=0,135\\b=0,03\\c=0,06\\n=\dfrac{1}{3}\end{matrix}\right.\)
Số mol của \(Fe,Al,Al_2O_3\) có trong B là:
\(\left\{{}\begin{matrix}n_{Fe}=0,135+\dfrac{0,135}{3}=0,18\\n_{Al}=0,03+\dfrac{0,03}{3}=0,04\\n_{Al_2O_3}=0,06+\dfrac{0,06}{3}=0,08\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow m=0,18.56+0,04.27+0,08.102=19,32\left(g\right)\)
Số mol của Fe và O có trong hỗn hợp ban đầu là:
\(\left\{{}\begin{matrix}n_{Fe}=0,18\\n_O=3.0,08=0,24\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\dfrac{x}{y}=\dfrac{0,18}{0,24}=\dfrac{3}{4}\)
Vậy oxit cần tìm là: \(Fe_3O_4\)
Đối với dạng bài mà cho hỗn hợp KL và oxit Kl phản ứng với axit thì thường giải bằng PP quy đổi và PP bảo toàn e.
Quy đổi hỗn hợp Al và FexOy thành Al, Fe, O.
Gọi số mol trong phần 1 của Al, Fe, O lần lượt là x, y, z.
Phần 1 có khối lượng 14,49g.
=> 27x + 56y +16z = 14,49 (1)
Áp dụng BT e
| Quá trình nhường e | Quá trình nhận e |
|
Al -> Al3+ + 3e x....................3x Fe -> Fe3+ +3e y..................3y |
O + 2e -> O2- z.....2z N+5 +3e -> N+2(NO) 0,495...0,165 |
Vì ne nhường = ne nhận
<=> 3x+3y = 2z+0,495 (2)
Phần 2 tác dụng với NaOH dư thấy có 0,336 lít H2 và 2,52 g chất rắn dư
Gọi a là tỉ lệ khối lượng giữa phần 2/phần 1 => \(a=\dfrac{m_{phần2}}{m_{phần1}}=\dfrac{n_2}{n_1}\)
=> nAl = nH2/1,5 = 0,01 mol = a.x (3) (viết PTHH ra thì sẽ thấy rõ)
mFe + mO = 2,52 => a.56y + a.16z = 2,52 (4)
Ta có hệ 4 pt (1), (2), (3), (4)
27x + 56y +16z = 14,49 (1)
3x+3y = 2z+0,495 (2)
a.x = 0,01 (3)
a.56y + a.16z = 2,52 (4)
Chia (4)/(3) \(\Rightarrow\dfrac{56y+16z}{x}=\dfrac{2,52}{0,01}\left(5\right)\)
Giải hệ (1), (2), (5)
(Cô giải ra mol bị lẻ \(x\approx0,0519;y\approx0,1975;z\approx0,1267\))
@Trần Hữu Tuyển @Hung nguyen @Nguyễn Thị Kiều @Hồ Hữu Phước
Các em xem lại xem cô sai ở đâu, cô ko phát hiện ra
