Dạng toán khử oxit kim loại

DẠNG TOÁN KHỬ OXIT KIM LOẠI

I.Kiến thức cần nhớ

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:

n_O = = 0,2 ;  m_O = 16 x 0,2 = 3,2g 

m_Fe = 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 .

 n_CaCO3 = n_CO2 = n_CO=  = 0,1

n_O(oxit) = n_CO = 0,1. 

m_O(oxit) = 0,1.16 = 1,6g

Khối lượng sắt trong hỗn hợp A là : 2,6 – 1,6 = 1 g.                                                       

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:

  n_H2O = n_O của oxit = = 0,5

m_O =16 x 0,5 = 8g      

m_{kim loại} = 32 -8 = 24 g

Ví dụ 4 : Cho 0,3 mol Fe_xO_y 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 Fe_xO_y để tạo ra Al₂O₃. Vì vậy số mol nguyên tử O trong Al₂O₃ và trong Fe_xO_y 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:

          n_{O đã dùng} = n_CO= n_CO2 =n_CaCO3 =.2 = 0,2

                                      m_CaCO3 = 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:

           n_H2 = n_Cu= n_Fe = = 0,5 mol           

m_Fe = 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:

n_{hh oxit} = n_H2 = n _{hh kim loại} =  = 0,1 mol  

          Khi hoà tan hỗn hợp kim loại vào axit thì : n_H2 = n _{hh kim loại} = 0,1

              V_H2 = 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 : n_{O(trong oxit)} = n_CO =

 m_oxit = m_KL + m_{oxi 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: n_Fe = 0,01 mol, n_Fe2O3 = 0,1 mol, n_Al = x mol

Vì D + NaOH tạo khí H₂ => Al dư

Hỗn hợp rắn sau phản ứng gồm: n_{Al pư} = 0,2 mol, n_{Al dư} = (x – 0,2) mol,

        n_Fe = 0,2 + 0,01 = 0,21 mol

- D + H₂SO₄:       Fe + H₂SO_{4 (l)} ------> FeSO₄ + H₂  (2)

        n_H2 = n_Fe = 0,21 mol

                    2Al + 3H₂SO₄ ------> Al₂(SO₄)₃ + 3H₂   (3)

        n_{H2 (2)} = n_{Al 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:

n_CO(pư) = n _{kết tủa} = 0,03 mol

→V = 0,02.22,4 = 0,672l

nFe₂O₃ = 1/3n_O = 1/3n_CO = 1/3.0,03 = 0,01 mol

=>m_Fe2O3 = 0,01.160 = 1,6g

Bài 4:

Dùng khí CO dư để khử hoàn toàn m gam Fe_xO_y. Khí sinh ra cho đi qua dung dịch Ba(OH)₂ dư được 0,15 mol kết tủa. Mặt khác, hòa tan toàn bộ Fe_xO_y bằng HCl dư rồi cô cạn được 16,95gam muối. Xc định giá trị m và công thức của oxit sắt?

Hướng dẫn:

n_O = 0,15 mol 

 n_Cl = 2.n_O = 0,3 mol 

m_Fe + m_Cl =16,95

=> m_Fe = 16,95 - m_Cl = 16,95 – 0,3.35,5 = 6,3 gam

m = m_Fe + m_O = 8,7 gam.

x/y = n_Fe/n_O = 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

n_O = n_CO2 = n = 8/100 = 0,08 mol

Fe + HCl → FeCl₂ + H₂

nFe =  = 0,06 mol

=>m=m_Fe+m_O = 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, n_O (trong hh) = n_H2 = 0,2 mol. → m_O = 16.0,2 = 3,2 gam → m_Fe = 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:

n_O (trong oxit) = n_CO = n_CO2 = n_CaCO3 = 0,1 mol → m_Fe = 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: n_O = n_CO = n_CO2 = n_CaCO3 = 2.2,24/22,4 = 0,2 mol → m_CaCO3 = 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 → n_X = n_O = 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.

n_O = n_CO = n_CO2 = n_CaCO3 = 0,15 mol → m = 2,5 + 0,15.16 = 4,9 gam.