Bài tập khử không hoàn toàn Fe2O3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh là HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng
Bài tập khử không hoàn toàn Fe2O3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh là HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng
|
Câu 1: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng. Sau một thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 . Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Tính m ? |
- Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng
$F{{\text{e}}_{2}}{{O}_{3}}\xrightarrow[{{t}^{0}}]{CO}\left\{ \begin{array} {} F\text{e}O,F{{e}_{3}}{{O}_{4}} \\ {} F{{e}_{2}}{{O}_{3}},Fe \\ \end{array} \right.\xrightarrow{HN{{O}_{3}}\ du}\left\{ \begin{array} {} N{{O}_{2}}\uparrow \\ {} Fe{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}} \\ \end{array} \right.$
Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO, chất nhận e là HNO3. Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe2O3. Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan x trong HNO3 đề tính tổng số mol Fe.
- Giải:
Theo đề ra ta có: ${{n}_{N{{O}_{2}}}}=0,195\ mol$
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1).
Quá trình nhường và nhận e:
|
Chất khử Fe → Fe3+ + 3e |
Chất oxi hóa $O+2e\to {{O}^{2-}}$ ${{N}^{+5}}+1e\to \overset{+4}{\mathop{N}}\,{{O}_{2}}$ |
- Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,195 (2)
Từ (1) và (2) ta có hệ $\left\{ \begin{array} {} 56x+16y=10,44 \\ {} 3x-2y=0,195 \\ \end{array} \right.$
Giải hệ trên ta có x = 0,15 và y = 0,1275
Như vậy nFe = 0,15 mol nên ${{n}_{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,075\ mol$ → m = 12 gam.
Nhận xét:
Dĩ nhiên trong bài toán trên ta cũng có thể giải theo cách tính số mol O bị CO lấy theo phương trình:
$CO+\left[ {{O}^{2-}} \right]-2e\to C{{O}_{2}}$và ${{N}^{+5}}+1\text{e}\to \overset{+4}{\mathop{N{{O}_{2}}}}\,$
Sau đó dựa vào định luật bảo toàn khối lượng ta có: m = 10,44 + mO
HÓA HỌC LỚP 12