Bài tập crom và hợp chất của crom

K₂Cr₂O₇ + 14HCl → 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 2KCl + 7H₂O

0,01       ←     0,14        ←      0,03

2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

2x        x             x            2x

½ X + NaOH : Do có khí thoát ra nên Al còn, Cr₂O₃ hết, hỗn hợp X gồm Al₂O₃, Cr và Al dư

n_{Al dư 1 phần} = 2/3.n_H2 = 0,05 mol

=> m_X  =  27.0,05.2 + 102x + 52.2x = 43,9 => x = 0,2 mol

½ X + HCl  :

Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O

0,1 →  0,6

Cr +  2HCl → CrCl₂ + H₂

0,2 → 0,4

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂

0,05→ 0,15

=> n_HCl = 1,15 mol

=> V _ddHCl =  1,15 lít

½ X + HCl → muối Z (CrCl₂ , ZnCl₂ , NiCl₂ , AlCl₃)  + H₂

=> m_Z =  15,6 +  71.7,28 / 22,4 = 38,675 gam

½ X + Cl2  → muối Y (CrCl₃ , ZnCl₂ , NiCl₂ , AlCl₃)

Gọi 2a là số mol Cr chứa trong hỗn hợp X

=> a = (m_Y  - m_X ) / 35,5 = (42,225 – 38,675 ) / 35,5 = 0,1 mol

=> %Cr =  52.0,1.100% / 15,6 = 33,33%

TH1: Al dư, Cr₂O₃ hết. Chỉ có Al dư và Al₂O₃ tan trong NaOH => n_{Al ban đầu} = n_NaOH = 0,3 mol

=> n_Cr2O3 = 0,1

Với HCl, sản phẩm chứa Al³⁺ (0,3 mol), Cr²⁺ (0,2 mol) => n_Cl- = 1,3 mol

Vậy n_HCl = 1,3 mol

TH2: Al hết (x mol), Cr₂O₃ còn dư (y mol)

=> n_NaOH = x + 2y = 0,3

m_hh = 27x + 152.(0,5x + y) = 23,3

=> x = 1/54 và y = 19/135

Với HCl, sản phẩm chứa Al³⁺ (1/54 mol), Cr³⁺ (2y = 38/135) và Cr²⁺ (1/54 mol)

=> n_Cl- = 0,937 mol

6KI + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 3I₂ + 7H₂O

=> ${n}_{{I}_{2}} = \frac{{n}_{KI}}{2} =0,3 (mol) $

Trong phản ứng nhiệt nhôm, không có chất nào tách ra khỏi hỗn hợp rắn, nên khối lượng hỗn hợp chất rắn trước và sau phản ứng bằng nhau.

=>${n}_{Al}=\frac{23,3-15,2}{27}=0,3(mol)$

Như vậy, sau phản ứng Al dư:

2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

Hỗn hợp X gồm  0,1 mol Al; 0,1 mol Al₂O₃; 0,2 mol Cr 
Khi phản ứng với HCl :

Al → Al³⁺ + 3e                                   2H⁺ + 2e → H₂

0,1               0,3                                            0,7     0,35                     

Cr → Cr²⁺ +2e

0,2              0,2

=> V = 0,35.22,4 = 7,84 (lít)

$\left\{ \begin{gathered}  F{\text{e}}_{2}{\text{O}}_{3} \hfill \\  C{\text{r}}_{2}{\text{O}}_{3} \hfill \\  Al_{2}{\text{O}}_{3} \hfill \\ \end{gathered}  \right.$ $\xrightarrow{+NaOH(\mathsf{dac,du)}}$$\left\{ \begin{align}  & F\text{e}_{2}\text{O}_{3}\downarrow  \\  & C\text{r}_{2}\text{O}_{3},Al{2}\text{O}_{3}:\tan  \\ \end{align} \right.$

=> ${{n}_{F{{\text{e}}_{2}}{{\text{O}}_{\text{3}}}}}\text{ = 0}\text{,1(mol)}$

$\left\{ \begin{gathered}  F{\text{e}}_{2}{\text{O}}_{3} \hfill \\  C{\text{r}}_{2}{\text{O}}_{3} \hfill \\  Al_{2}{\text{O}}_{3} \hfill \\ \end{gathered}  \right.$$\xrightarrow{Al({{t}^{o}})}$$\left\{ \begin{gathered}  C{\text{r}},F{\text{e}} \hfill \\  Al_{2}{\text{O}}_{3} \hfill \\ \end{gathered}  \right.$

Cr₂O₃ + 2Al $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2Cr + Al₂O₃

Fe₂O₃ + 2Al $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ 2Fe + Al₂O₃

$=> \frac{1}{2}{{n}_{Al\,\,pu}}={{n}_{C{{\text{r}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}}}+{{n}_{F{{\text{e}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}}}=\frac{1}{2}.\frac{10,8}{27}=0,2(mol)$

$=> {{n}_{C{{\text{r}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}}}=0,2-{{n}_{F{{\text{e}}_{2}}{{\text{O}}_{3}}}}=0,2-0,1=0,1(mol)$

$=>\% {m}_{C{\text{r}}2{\text{O}}3(X)} = \frac{{152.0,1}}{{41,4}}.100\%  = 36,71\% $.

${m}_{Cr}{\text{ }} = \frac{{216.65}}{{100}} = 140,4(kg)$

=>n_Cr = 2,7(kmol)

Bảo toàn nguyên tố Cr;

2n_Cr = n_cromit = 2,7 (kmol)

=> n_{cromit (LT)} = 1,35 (kmol)

=> n_{cromit (TT)} = $\frac{1,35.100}{90}=1,5(kmol)$

=> %quặng = $\frac{1,5.224}{1000}.100%=\text{ }33,6%$

=> %tạp chất = 66,4%

Gọi a, b lần lượt là số mol của AlCl₃ và CrCl₃

=> 133,5a + 158,5b = 58,4 (1)
Bảo toàn Al và Cr: n_AlCl3 = n_NaAlO2 = a mol;  n_CrCl3 = n_NaCrO2 = n_{BaCrO4 kết tủa} = b mol

n_{kết tủa} = 50,6/253 = 0,2 (mol)
=> m_CrCl3 = 158,5.0,2 = 31,7 (g)

=>

%m_CrCl3$%~mCrCl3$$=\frac{31,7}{58,4}.100%$$=54,3%$

=> %m_AlCl3 =45,7%

Cho dung dịch NaOH vào lượng dư dung dịch chất X, thu được kết tủa màu lục xám. Chất X là vì CrCl₃

FeCl₃ + 3NaOH → 3NaCl + Fe(OH)₃ (màu nâu đỏ)

CrCl₃ + 3NaOH → 3NaCl + Cr(OH)₃ (màu lục xám)

MgCl₂ + 2NaOH → 2NaCl + Mg(OH)₂ (màu trắng)

FeCl₂ + 2NaOH → 2NaCl + Fe(OH)₂ (trắng xanh)

Phương trình hóa học:

K₂Cr₂O₇ + 6FeSO₄ + 7H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 3Fe₂(SO₄)₃ + 7H₂O

0,01 ←        0,06 (mol)

⟹ V_K2Cr2O7 = 0,2 lít = 200 (ml)

PTHH: 4Cr + 3O₂ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 2Cr₂O₃

Ta có: n_Cr = 5,2 : 52 = 0,1 (mol)

Theo PTHH ta có: n_O2 = ¾ . n_Cr = 0,075 mol → V_O2 = 0,075 . 22,4 = 1,68 (lít)

Ta có: n_Cr = 2 mol

PTHH: Cr₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Cr

                         2 mol         ←     2 mol

→ Thực tế n_Al = 2.(100/80) = 2,5 mol → m_Al = 67,5 gam  

Nhìn vào đồ thị ta thấy sau một thời gian kết tủa xuất hiện nên suy ra trong dung dịch Y có chứa H⁺ dư

=> n_{H+ dư} = 0,296 mol

Khi thêm NaOH khối lượng kết tủa không đổi và bằng 5,136 gam => m_Fe(OH)3 = 5,136 gam

=> n_Fe(OH)3 = 0,048 mol

Quy đổi mỗi phần thành: Al (x mol); Fe (0,048 mol); Cr (y mol); O (x mol)

=> n_Fe2O3 = 0,5.0,048 = 0,024 (mol); n_Cr2O3 = 0,5y (mol)

+ Ta có: n_O = 3n_Fe2O3 + 3n_Cr2O3 => z = 3.0,024 + 3.0,5y (1)

+ BTe quá trình phần 1 tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng dư:

3n_Al + 3n_Fe + 3n_Cr = 2n_O + 2n_SO2 => 3x + 3.0,048 + 3y = 2z + 0,09.2 (2)

+ Phần 2 tác dụng với HNO₃:

Thành phần dung dịch Y \(\left\{ \matrix{
A{l^{3 + }}:x \hfill \cr
F{e^{3 + }}:0,048 \hfill \cr
C{r^{3 + }}:y \hfill \cr
{H^ + }du:0,296 \hfill \cr
\buildrel {BTDT} \over
\longrightarrow N{O_3}^ - :3x + 3y + 0,44 \hfill \cr} \right.\)

Do 2 phần có khối lượng bằng nhau nên ta suy ra lượng e trao đổi của SO₂ bằng lượng e trao đổi của NO

=> 2n_SO2 = 3n_NO => n_NO = 2/3.nSO2 = 2/3.0,09 = 0,06 mol

BTNT "N": n_{HNO3 pư} = n_NO3- + n_NO => 0,8 = 3x + 3y + 0,44 + 0,06 (3)

Giải hệ (1) (2) (3) được x = 0,06; y = 0,04; z = 0,132

Trong mỗi phần ta có: n_Cr = y = 0,04 => n_Cr2O3 = 0,02 mol => m_Cr2O3 = 3,04 gam

=> m_{Cr2O3 (hh đầu)} = 6,08 gam

- Sau phản ứng chia làm hai phần bằng nhau, vậy mỗi phần tương đương với lượng phản ứng ban đầu là 0,015 mol Cr₂O₃, 0,02 mol FeO và b mol Al (với b = a/2). Số mol các chất trong mỗi phần của hỗn hợp Y là như nhau. (Al, Al₂O₃, Cr, Cr₂O₃, Fe, FeO).

Chú ý: Nhiều HS giải cho rằng FeO phản ứng hết. Điều này có thể không chính xác và không khẳng định được.

- Các chất phản ứng với dd NaOH loãng là Al, Al₂O₃. Riêng Cr₂O₃ chỉ phản ứng với dd NaOH đặc

- Các chất phản ứng với dd HCl loãng nóng, tạo H₂ là Al, Cr, Fe.

- Vậy xét P1: Al + NaOH và Al₂O₃ + 2NaOH          

                       x         x            y              2y

 => Số mol Al ban đầu  = x + 2y  = n_NaOH  = 0,04 mol

- Xét các phản ứng nhiệt nhôm

2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

 m        m/2                       m

2Al + 3FeO → Al₂O₃ + 3Fe

n                                     1,5n

- Xét phản ứng với dd HCl, ta có tỉ lệ

Al → 1,5H₂ ;  Cr → H₂; Fe → H₂

 => n_H2  = 1,5x + m + 1,5n và x = 0,04 – m – n

 => 1,5 (0,04 – m – n) + m + 1,5n  = 0,05  => 0,06 - 1,5m - 1,5n + m + 1,5n  = 0,05

 => 0,06 – 0,5m  = 0,05  => m  = 0,02

 => Số mol Cr₂O₃ phản ứng  = m/2  = 0,01 mol

 => h  = 0,01/0,015*100%  = 66,67%.

- Đến đây ta thấy rằng lượng FeO phản ứng không ảnh hưởng tới kết quả phản ứng của Cr₂O₃.

Gọi x là % Cr₂O₃ đã phản ứng

0,5a = 0,04

0,5a*3 - 0,015x*2 = 0,05*2

 => a = 0,08 và x = 0,6667

Hoặc: (0,04*3-0,05*2):2*100:0,015 = 66,667%