Nung nóng hỗn hợp bột X gồm a mol Fe và b mol S trong khí trơ, hiệu suất phản ứng bằng 50% thu được hỗn hợp rắn Y. Cho Y vào dung dịch HCl dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được hỗn hợp khí Z có tỉ khối so với H2 bằng 5. Tỉ lệ a : b bằng:

Đáp án:

 a:b=2:1

Giải thích các bước giải:

Fe + 2HCl --> FeCl2 + H2

FeS + 2HCl --> FeCl2 + H2S

Hỗn hợp khí gồm H2 và H2S.

Giả sử số mol hỗn hợp Z là 1 mol chứa x mol H2 và y mol H2S -> x+y=1

MZ=5MH2=5.2=10

-> m hỗn hợp=2x+34y=10.1=10 gam

->x=0,75; y=0,25

-> nFe dư=nH2=0,75 mol ; nFeS=nH2S=0,25 mol

Bảo toàn Fe: a=0,75+0,25=1 mol

Vì hiệu suất=50% mà nFe dư >nFeS -> hiệu suất tính theo S

-> nS=2nFeS=0,5 mol =b -> a:b=1:0,5=2:1

Đáp án:

$ \dfrac{a}{b} = 2$ 

Giải thích các bước giải:

Nung nóng hỗn hợp bột X: $Fe + S \to FeS$

Hỗn hợp rắn $Y$ gồm: $Fe,\,\,S,\,\,FeS$

$Y$ phản ứng với $HCl$ dư:

$\begin{gathered} FeS + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2}S \hfill \\ Fe + 2HCl \to FeC{l_2} + {H_2}\,\,\,\,\, \hfill \\ \end{gathered} $

Xét một mol hỗn hợp khí $Z$ với số mol $H_2S, H_2$ lần lượt là $x; y$

\[\left\{ \begin{gathered} x + y = 1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \hfill \\ 34x + 2y = 5.2.1 = 10 \hfill \\ \end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered} x = 0,25 \hfill \\ y = 0,75 \hfill \\ \end{gathered} \right.\]

Do đó:

$\begin{gathered}
  {n_{Fe}} = {n_{{H_2}}} = 0,75\,\,mol\,\,\, \hfill \\
  {n_{FeS}} = {n_{{H_2}S}} = 0,25\,\,mol \hfill \\ 
\end{gathered} $

Nhận thấy, $H = 50\% $ mà ${n_{Fe\,\,dư}} > {n_{Fe\,\,pư}} \to $ $Fe$ dư, $S$ phản ứng hết, tính hiệu suất theo $S$

${n_{S\,\,pư}} = {n_{FeS}} = 0,25\,\,mol \to {n_{S\,\,bđ}} = 0,25:50\%  = 0,5\,\,mol$

$ \to \dfrac{a}{b} = \dfrac{{{n_{Fe}}}}{{{n_S}}} = \dfrac{1}{{0,5}} = 2$