Bài tập nhiệt luyện

Khi hấp thụ CO₂ vào dd Ca(OH)₂ dư thì: n_CO2 = n_CaCO3 = 16/100 = 0,16 mol

Phản ứng khử oxit:

Oxit + CO → Chất rắn + CO₂

→ n_{CO pư} = n_CO2 = 0,16 mol

BTKL → m_oxit + m_{CO pư} = m_{chất rắn} + m_CO2

→ m + 0,16.28 = 14,14 + 0,16.44

→ m = 16,7 gam

n_C = n _{khí tăng} = 0,07 - 0,04 = 0,03 (mol)

C + {H₂O, CO₂} → {H₂, CO, CO₂} + O trong oxit tách ra → {H₂O, CO₂}

Ta thấy cả quá trình:

C⁰ → C⁺⁴ + 4e

O⁰ + 2e → O^-2

Bảo toàn e: 4n_C = 2n_O ⟹  n_{O trong oxit tách ra} = 0,06 mol

⟹ m = 20 - m_{O trong oxit tách ra} = 20 - 0,06 . 16 = 19,04g

Hỗn hợp khí sau phản ứng có CO và CO₂. Khi dẫn hỗn hợp khí qua dung dịch Ca(OH)₂ dư thì chỉ có CO₂ phản ứng:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

Từ PTHH → n_CO2 = n_CaCO3 = 0,05 mol

CuO, Fe₃O₄, MgO + CO dư → Cu, Fe, MgO + CO₂

Trong phản ứng khử oxit kim loại bằng CO ta có: n_{O (oxit tách ra)} = n_{CO pư} = n_CO2 = 0,05 mol

Giá trị của m là m = m_{oxit ban đầu} - m_{O (oxit tách ra)} = 8,85 - 0,05.16 = 8,05 (gam)

Khối lượng chất rắn giảm là khối lượng của O trong oxit

=> m_O = 36,1 - 28,1 = 8 gam => n_O = 8 : 16 = 0,5 mol

Tổng quát của quá trình phản ứng khử oxit là:

CO + [O] → CO₂

H₂ + [O] → H₂O

Như vậy: n_CO+H2 = n_O = 0,5 mol

=> V_CO+H2 = 0,5.22,4 = 11,2 lít

Quy phản ứng về dạng: [O]_Oxit + CO → CO₂

=> n_CO = n_O = 5,6 : 22,4 = 0,25 mol

=> m_KL = m_Oxit – m_O = 30 – 0,25.16 = 26g

n_CO2 = n_CaCO3 = 6 : 100 = 0,06 mol

BTNT "C" => n_{CO pư} = n_CO2 = 0,06 mol

- Phản ứng khử oxit bằng CO có thể hiểu đơn giản là:

CO + [O] → CO₂

=> n_O(oxit) = n_{CO pư} = 0,06 mol

=> n_Fe3O4 = 1/4.n_O(oxit) = 0,015 mol

=> m_Fe3O4 = 0,015.232 = 3,48g

Ta có n_CuO = 0,1 mol

PTHH : CO + CuO \(\xrightarrow{t^0}\) Cu + CO₂

             CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O

→\(n_{CaCO_3}=n_{CO_2}=n_{CuO}=0,1 \) mol

=> \(m_{CaCO_3}=100\times 0,1=10\) g

Khí CO chỉ khử được CuO

Áp dụng tăng giảm khối lượng: m_{chất rắn giảm} = m_{O (oxit bị khử)} = 9,1 – 8,3 = 0,8 gam

=> n_CuO = n_{O (oxit bị khử)} = 0,8 / 16 = 0,05 mol

=> m_CuO = 4 gam

n_CO2  = n_CaCO3 = 0,04 mol

Bảo toàn nguyên tử C: n_CO  = n_CO2 = 0,04 mol

=> V_CO = 0,04.22,4 = 0,896 lít

Bảo toàn nguyên tố O : n_{O (trong oxit)} = n_H2O = n_H2 = 0,08 mol

m_oxit = m_{kim loại} + m_O  => m_{kim loại} = 8,14 – 0,08.16 = 6,86 gam

Gọi n_CO = x mol => n_CO2 = x mol

Bảo toàn khối lượng: m_CO + m_{hỗn hợp oxit} = m_CO2 + m_{rắn C}

=> 28x + 15,2 = 44x + 13,6  => x = 0,1 mol

=> n_CaCO3 = n_CO2 = 0,1  => m = 10 gam

Áp dụng tăng giảm khối lượng: m_{chất rắn giảm} = m_{O (oxit bị khử)} = 0,32 gam

=> n_{O (trong oxit)} = n_CO + n_{H2 phản ứng} = 0,02 mol

=> V = 0,02.22,4 = 0,448 lít

n_{CO + H2} = 1 mol

Bảo toàn O: n_{O (trong oxit)} = n_{CO + H2} = 1 mol

Bảo toàn khối lượng: m_oxit = m_Fe + m_O => m_Fe = 58 – 16 = 42 gam

1 mol O (trong oxit) đổi lấy 1 mol gốc SO₄ khối lượng tăng : 96 – 16 = 80 gam

x mol O    --------------------   x mol gốc SO₄ ------------------ : 50 – 20 = 30 gam

=> x = 30 / 80 = 0,375 mol

Bảo toàn oxi: n_CO  = n_{O (trong oxit)}  = 0,375 mol

=> V_CO = 0,375.22,4 = 8,4 lít

m_{O (trong oxit)} + m_{kim loại} = m_oxit  => m_{O (trong oxit)} = 47,2 / 2 – 17,2 = 6,4 gam

=> n_{O (trong oxit)} = 0,4 mol

1 mol O (trong oxit) đổi lấy 1 mol gốc SO₄

0,4 mol O    ----------------- 0,4 mol gốc SO₄

=> m_muối = m_{kim loại} + m_{gốc SO4} = 17,2 + 0,4.96 = 55,6 gam

n_H2 = 0,06 mol

Bảo toàn nguyên tố O: n_{O (trong oxit)}  = n_H2 = 0,06 mol

=> m_oxit = m_{O (trong oxit)} + m_{kim loại M}  => m_{kim loại M} = 3,48 – 0,06.16 = 2,52 gam

+) Cho M tác dụng với HCl sinh ra 0,045 mol H₂. Gọi M có hóa trị là n

Bảo toàn e: n.n_M = 0,045.2 => $n.\frac{2,52}{M}=0,09\,\,=>\,\,M=28n$ => M là Fe

=> n_Fe = 0,045 mol

=> n_Fe : n_O = 0,045 : 0,06 = 3 : 4 => công thức oxit sắt là Fe₃O₄

n_CO = 0,2 mol

=> hỗn hợp khí sau phản ứng gồm CO₂ (x mol) và CO dư (y mol)

Bảo toàn C: n_{CO ban đầu} = n_CO2 + n_{CO dư}  => x + y = 0,2   (1)

${{\bar{M}}_{hh}}=\frac{44x+28y}{x+y}=40$   (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,15;  y = 0,05

Bảo toàn O: n_{O (trong oxit)} = n_{CO pứ} = n_CO2 = 0,15 mol

m_oxit = m_O + m_Fe => m_Fe = 8 – 0,15.16 = 5,6 gam  => n_Fe = 0,1 mol

=> n_Fe : n_O = 0,1 : 0,15 = 2 : 3

=> công thức của oxit sắt là Fe₂O₃

%V_CO2 = 0,15 / 0,2 . 100% = 75%

Gọi n_CuO = x mol => n_MO = 2x mol => m_A = 80x + 2x.(M + 16) = 3,025  (1)

n_HNO3 = 0,1 mol

Bảo toàn e: 3n_NO = 2n_Cu + 2n_M => ${{n}_{NO}}=\frac{2x+2.2x}{3}=2x\,\,mol$

Ta có: n_HNO3 = 4n_NO   =>  0,1 = 4.2x => x = 0,0125 mol

Thay vào (1) ta có: 80.0,0125 + 2.0,0125.(M + 16) = 3,025  => M = 65 (Zn)

V_NO = 2.0,0125.22,4 = 0,56 lít

Bảo toàn khối lượng : m_{hh ban dầu} = m_hhX + m_{O mất đi}  => m_{O mất đi} = 31,9 – 28,7 = 3,2 gam

=> n_{O mất đi} = n_{CO phản ứng}  = 0,2 mol

Xét toàn bộ quá trình có CO cho e và HCl nhận e

Bảo toàn e: 2n_CO = 2n_H2 => n_H2 = n_CO = 0,2 mol

=> V = 0,2.22,4 = 4,48 lít

Ta có: m_{O (trong oxit)} = m_oxit – m_{kim loại} = 32,2 – 25 = 7,2 gam

=> n_O = 0,45 mol => n_CO = n_O = 0,45 mol

Xét cả quá trình chỉ có CO cho e (tạo CO₂) và HNO₃ nhận e (tạo NO)

n_NO3-  = n_{e cho} = 2.n_CO = 2.0,45 = 0,9 mol

=> m_muối = m_{kim loại} + m_NO3 = 25 + 0,9.62 = 80,8 gam