Dạng toán khử oxit kim loại
Bài toán dạng khử oxit kim loại là dạng bài tập khá hay, thường xuyên gặp, để giải dạng bài tập này ta thường sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng và chú ý hiệu suất phản ứng (nếu có).
Mời các bạn học sinh tham khảo thêm:
I.Kiến thức cần nhớ
-Nếu Fe2O3 tác dụng với CO và H2 thì số oxi hóa của Fe giảm từ đến theo phản ứng :
nCO + M2On 2M + nCO2
nH2 + M2On 2M + nH2O
II.Bài tập mẫu
Ví dụ 1 : Khử hoàn toàn 17,6g hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, cần 4,48 lít H2 (đktc) . Tính khối lượng sắt thu được?
Hướng dẫn:
nO = = 0,2 ; mO = 16 x 0,2 = 3,2g
mFe = 17,6 – 3,2 = 14,4 g
Ví dụ 2 : Hỗn hợp A gồm sắt và oxi sắt có khối lượng 2,6 g . Cho khí CO đi qua A đun nóng, khí đi ra sau phản ứng được dẫn vào bình đựng nước vôi trong dư, thu được 10g kết tủa trắng. Khối lượng sắt trong A là:
Hướng dẫn:
Kết tủa là CaCO3 .
nCaCO3 = nCO2 = nCO= = 0,1
nO(oxit) = nCO = 0,1.
mO(oxit) = 0,1.16 = 1,6g
Khối lượng sắt trong hỗn hợp A là : 2,6 – 1,6 = 1 g.
Dạng toán khử oxit kim loại
Ví dụ 3 : Khử hoàn toàn 32g hỗn hợp CuO và Fe2O3 bằng khí H2, thấy tạo ra 9 g nước. Tính khối lượng hỗn hợp kim loại thu được?
Hướng dẫn:
nH2O = nO của oxit = = 0,5
mO =16 x 0,5 = 8g
mkim loại = 32 -8 = 24 g
Ví dụ 4 : Cho 0,3 mol FexOy tham gia phản ứng nhiệt nhôm thấy tạo ra 0,4 mol Al2O3. Xác định công thức oxit sắt?
Hướng dẫn:
Al lấy đi oxi của FexOy để tạo ra Al2O3. Vì vậy số mol nguyên tử O trong Al2O3 và trong FexOy phải bằng nhau.
Do đó : 0,3 y = 0,4 x 3 = 1,2 y = 4 Fe3O4
Ví dụ 5 : Đốt cháy không hoàn toàn 1 lượng sắt đã dùng hết 2,24 lít O2 ở đktc, thu được hỗn hợp A gồm các oxit sắt và sắt dư. Khử hoàn toàn A bằng khí CO dư, khí đi ra sau phản ứng được dẫn vào bình đựng nước vôi trong dư . Khối lượng kết tủa thu được là :
Hướng dẫn:
nO đã dùng = nCO= nCO2 =nCaCO3 =.2 = 0,2
mCaCO3 = 100 x 0,2 = 20g
Ví dụ 6 : Cho V lít ( đktc) khí H2 đi qua bột CuO đun nóng, thu được 32 g Cu. Nếu cho V lít H2 đi qua bột FeO đun nóng thì lượng Fe thu được là:
Hướng dẫn:
nH2 = nCu= nFe = = 0,5 mol
mFe = 56 x 0,5 = 28 g
Ví dụ 7 : Để khử hoàn toàn hỗn hợp FeO và ZnO thành kim loại cần 2,24 lít H2 ở đktc.
Nếu đem hỗn hợp kim loại thu được hoà tan hoàn toàn vào axit HCl thì thể tích khí H2 (đktc) thu được là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
nhh oxit = nH2 = n hh kim loại = = 0,1 mol
Khi hoà tan hỗn hợp kim loại vào axit thì : nH2 = n hh kim loại = 0,1
VH2 = 22,4 x 0,1 = 2,24 l
Ví dụ 8: Thổi một luồng khí CO dư đi qua ống đựng hỗn hợp 2 oxit Fe3O4 và CuO nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,32 g hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra được đưa vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 5g kết tủa trắng. Khối lượng hỗn hợp 2 oxit kim loại ban đầu là:
Hướng dẫn:
* Cách giải nhanh:
Ta có : nO(trong oxit) = nCO =
moxit = mKL + moxi trong oxit = 2,32 + 0,05 x 16 = 3,12 (g)
Ví dụ 9: Hỗn hợp A gồm 0,56g Fe và 16g Fe2O3 và x (mol) Al rồi nung ở nhiệt độ cao không có không khí (giả sử chỉ xảy ra sự khử Fe2O3 thành Fe) sau khi kết thúc phản ứng được hỗn hợp D. Nếu cho D tan trong H2SO4 loãng được V lít khí nhưng nếu cho D tác dụng với NaOH dư thì thu được 0,25V lít khí. Giá trị của x là?
Hướng dẫn:
2Al + Fe2O3 ——> Al2O3 + 2Fe (1)
Ta có: nFe = 0,01 mol, nFe2O3 = 0,1 mol, nAl = x mol
Vì D + NaOH tạo khí H2 => Al dư
Hỗn hợp rắn sau phản ứng gồm: nAl pư = 0,2 mol, nAl dư = (x – 0,2) mol,
nFe = 0,2 + 0,01 = 0,21 mol
– D + H2SO4: Fe + H2SO4 (l) ——> FeSO4 + H2 (2)
nH2 = nFe = 0,21 mol
2Al + 3H2SO4 ——> Al2(SO4)3 + 3H2 (3)
nH2 (2) = nAl dư = mol
Ta có 0,21 + = (I)
– D + NaOH: 2Al + 2NaOH + 6H2O ——> 2NaAl(OH)4 + 3 H2 (4)
(x – 0,2) mol mol
=> (II)
Từ (I), (II) V = 6,272 lít x = 0,24666 mol
III.Bài tập vận dụng
Bài 1:
Trộn 6,48g Al với 16g Fe2O3 .Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm thu được chất rắn A.Khi cho A tác dụng dung dịch NaOH dư thu được 1,344 lit khí H2 (đktc) .Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm (được tính theo chất thiếu)?
Đáp số: 100%
Bài 2:
Một hỗn hợp 26,8g gồm Al và Fe2O3 .Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm thu được chất rắn A. Chia A thành 2 phần bằng nhau
Phần I tác dụng dung dịch NaOH dư thu được khí H2
Phần II tác dụng với HCl dư thu được 5,6 lit khí H2 (đktc)
Khối lượng Al và Fe có trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là:
Đáp số: 10,8g và 16g
Bài 3:
Khử m gam Fe2O3 bằng khí CO dư. Hỗn hợp khí thu được cho đi qua nước vôi trong dư thu được 3 gam kết tủa. Tính m và thể tích khí CO đã dùng ở đktc.
Hướng dẫn:
nCO(pư) = n kết tủa = 0,03 mol
→V = 0,02.22,4 = 0,672l
nFe2O3 = 1/3nO = 1/3nCO = 1/3.0,03 = 0,01 mol
=>mFe2O3 = 0,01.160 = 1,6g
Bài 4:
Dùng khí CO dư để khử hoàn toàn m gam FexOy. Khí sinh ra cho đi qua dung dịch Ba(OH)2 dư được 0,15 mol kết tủa. Mặt khác, hòa tan toàn bộ FexOy bằng HCl dư rồi cô cạn được 16,95gam muối. Xc định giá trị m và công thức của oxit sắt?
Hướng dẫn:
nO = 0,15 mol
nCl = 2.nO = 0,3 mol
mFe + mCl =16,95
=> mFe = 16,95 – mCl = 16,95 – 0,3.35,5 = 6,3 gam
m = mFe + mO = 8,7 gam.
x/y = nFe/nO = 0,1125/0,15 = ¾ => CTPT: Fe3O4.
Bài 5:
Khử hoàn toàn m gam hh M gồm FeO, Fe2O3 và FexOy bằng khí CO dư thu được chất rắn X và khí Y. Hòa tan hết X bằng HCl dư được 7,62 gam chất rắn khan, toàn bộ Y hấp thụ vào nước vôi trong dư được 8 gam kết tủa. Tìm m?
Hướng dẫn:
M + CO → Fe + CO2
nO = nCO2 = n = 8/100 = 0,08 mol
Fe + HCl → FeCl2 + H2
nFe = = 0,06 mol
=>m=mFe+mO = 0,06.56+0,08.16=4,64g
Bài 6:
Khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3 cần 4,48 lít H2 (đktc). Tính khối lượng Fe thu được?
Hướng dẫn:
Có thể xem hh ban đầu gồm {Fe và O}. Khi phản ứng với H2: H2 + O → H2O. Như vậy, nO (trong hh) = nH2 = 0,2 mol. → mO = 16.0,2 = 3,2 gam → mFe = 17,6 – 3,2 = 14,4 gam.
Bài 7:
Hỗn hợp A gồm sắt và oxit sắt có khối lượng 2,6 gam. Cho khí CO đi qua A đun nóng, khí sinh ra sau phản ứng được dẫn vào bình đựng nước vôi trong dư thu được 10 gam kết tủa. Khối lượng sắt trong A là bao nhiêu?
Hướng dẫn:
nO (trong oxit) = nCO = nCO2 = nCaCO3 = 0,1 mol → mFe = 2,6 – 16.0,1 = 1,0 gam.
Bài 8:
Đốt cháy không hoàn toàn một lượng sắt, đã dùng hết 2,24 lít khí O2 (đktc), thu được hỗn hợp X gồm Fe và các oxit của sắt. Khử hoàn toàn X bằng khí CO dư, khí đi ra sau phản ứng dẫn vào bình chứa nước vôi trong dư. Tính khối lượng kết tủa thu được?
Hướng dẫn:
Số mol oxi trong oxit: nO = nCO = nCO2 = nCaCO3 = 2.2,24/22,4 = 0,2 mol → mCaCO3 = 20 gam.
Bài 9:
Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) X gồm CO và H2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn M gồm CuO và Fe3O4 nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam. Giá trị của V ?
Hướng dẫn:
Khối lượng hh chất rắn giảm = khối lượng của O trong oxit = 0,32 gam.
→ X + O = XO → nX = nO = 0,32/16 = 0,02 mol → V = 0,02.22,4 = 0,448 lít.
Bài 10:
Thổi một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng m g hỗn hợp M gồm CuO, Fe2O3, FeO, Al2O3 nung nóng thu được 2,5 g chất rắn . Toàn bộ khí thoát ra sục vào Ca(OH)2 dư => 15 g Kết tủa trắng. Khối lượng oxit kim loại ban đầu?
Hướng dẫn:
Al2O3 không phản ứng với CO.
nO = nCO = nCO2 = nCaCO3 = 0,15 mol → m = 2,5 + 0,15.16 = 4,9 gam.