Hoà tan 17,4g một oxit sắt cần vừa đủ 208,58ml dd HCl 9,8% (d=1,08g/cm³). Nếu nung hỗn hợp (A) gồm Al và oxit sắt trên (không có không khí). Sản phẩm thủ được sau phản ứng nếu đem tác dụng với dd KOH dư thấy có 6,72 lít khí (đktc) thoát ra, còn tác dụng với HCl dư sẽ thu được 26,88 lít khí H2 (đktc) a) Xác định công thức của oxit sắt b) Tính khối lượng của mỗi chất có trong hỗn hợp (A)

Đáp án:

a) Fe3O4

b) hh A gồm: Al₂O₃: 10,2 (g); Fe: 50,4 (g) và Al dư: 5,4 (g)

Giải thích các bước giải:

m_ddHCl = V_ddHCl×d = 208,58×1,08 =225,2664 (g)

\(\eqalign{
  & {m_{HCl}} = {{{m_{dd\,HCl}}} \over {100\% }}.c\%  = {{225,2664} \over {100\% }}.9,8\%  = 22,076(g)  \cr 
  &  \to {n_{HCl}} = {{{m_{HCl}}} \over {{M_{HCl}}}} = {{22,076} \over {36,5}} = 0,6048\,(mol) \cr} \)

Đặt công thức oxit sắt: Fe_xO_y

PTHH: Fe_xO_y + 2yHCl → xFeCl_2y/x  + yH₂O  (1)

Theo PTHH (1) n_{O(trong oxit)} = 1/2 n_HCl = 1/2. 0,6048 = 0,3024 (mol)

→ m_{Fe(trong oxit)} = 17,4 – m_{O(trong oxit)} = 17,4 – 0,3024.16 = 12,5616 (g)

→ n_{Fe(trong oxit)} = 12,5616 : 56 = 0,2243 (mol)

\( \Rightarrow {x \over y} = {{nFe} \over {nO}} = {{0,2243} \over {0,3024}} \approx {3 \over 4}\)

→ Công thức oxit là: Fe₃O₄

b) Xét hh A

PTHH: 8Al + 3Fe₃O₄ \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \) 4Al₂O₃ + 9Fe  (2)

Sản phẩm thu được phản ứng với dd KOH dư thấy có H₂ thoát ra → sản phẩm có Al dư sau pư

→ Phương trình (2) Fe_xO_y pư hết, Al dư.

hh sản phẩm thu được sau phản ứng có Fe, Al₂O₃ và Al dư

PTHH: 2Al + 2KOH + 2H₂O → 2KAlO₂ + 3H₂↑ (3)

              Al₂O₃ + 2KOH → 2KAlO₂ + H₂O   (4)

n_H2(đktc)(3) = 6,72: 22,4 = 0,3 (mol)

Theo PTHH (3): \({n_{Al}} = {2 \over 3}{n_{{H_2}}} = {2 \over 3}.0,3 = 0,2\,(mol) \Rightarrow mAl\,du = 0,2.27 = 5,4\,(g)\)

Theo PTHH (2): \({n_{A{l_2}{O_3}}} = {1 \over 2}nAl = {1 \over 2}.0,2 = 0,1\,(mol) \Rightarrow {m_{A{l_2}{O_3}}} = 0,1.102 = 10,2\,(g)\)

hh sản phẩm pư với dd HCl dư

PTHH: Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O  (5)

             2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂  (6)

(mol)     0,2                              → 0,3

           Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂  (7)

n_H2(đktc) = 26,88 : 22,4 = 1,2 (mol)

Theo PTHH: n_H2(6) = 3/2n_Al = 3/2.0,2 = 0,3 (mol)

→ n_H2(7) = 1,2 – n_H2(6) = 1,2 – 0,3 =0,9 (mol)

Theo PTHH (7): n_Fe = n_H2 = 0,9 (mol)

→ m_Fe = n_Fe×M_Fe = 0,9×56 = 50,4 (g)

Vậy hh A gồm: Al₂O₃: 10,2 (g); Fe: 50,4 (g) và Al dư: 5,4 (g)