Chủ đề 11: Bài toán khử oxit kim loại CO, H2 Định hướng tư giải + Bài toán thực chất đơn giản bạn hiểu chất trình CO, H2…lấy oxi oxit kim loại có tính khử trung bình (Zn, Fe, Cu…) + Dạng tốn thường dùng định luật BTNT + Tuy nhiên, dạng toán dễ dàng kết hợp với dạng toán khác để tạo nên tốn hay Ví dụ 1: Khử 32 gam Fe2O3 CO nhiệt độ cao, thu hỗn hợp chất rắn X Cho toàn X tác dụng với dung dịch HNO3 loãng (dư), thu khí NO (sản phẩm khử nhất) dung dịch chứa m gam muối Giá trị m là: A 72,6 B 74,2 C 96,8 D 48,4 Định hướng tư gii BTNT.Fe ắắắắ đ n Fe2O3 = 0,2 đ n Fe( NO3 ) = 0,4 ® m = 96,8(gam) →Chọn C Ví dụ 2: Cho H2 dư qua 8,14 gam hỗn hợp A gồm CuO, Al2O3 FexOy nung nóng Sau phản ứng xong, thu 1,44g H2O a gam chất rắn Giá trị a A 6,70 B 6,86 C 6,78 D 6,80 Định hướng tư giải n H2 O = 0,08 ® n Otrong oxit = 0,08 BTKL ắắắ đa = 8,14 - 0,08.16 = 6,86(gam) →Chọn B Ví dụ 3: Dẫn luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe3O4 CuO nung nóng đến phản ứng hồn tồn thu 2,32 gam hỗn hợp kim loại Khí khỏi bình dẫn qua dung dịch nước vơi dư thu gam kết tủa Tổng số gam oxit ban đầu A 6,24 B 5,32 C 4,56 D 3,12 Định hướng tư giải BTNT Ta cú: n = 0,05 ắắắ đ n Otrong oxit = n CO2 = n = 0,05 BTKL ắắắ đ m = å m(KL,O) = 2,32 + 0,05.16 = 3,12(gam) →Chọn D Ví dụ 4: Dẫn luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp CuO, Fe2O3, Fe3O4 Al2O3 cho khí hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi dư thu 15 gam kết tủa Chất rắn lại ống sứ có khối lượng 215,0 gam Giá trị m A 217,4 B 219,8 C 230,0 D 249,0 Định hướng tư giải BTNT n ¯ = 0,15 ¾¾¾ ® n O = n CO2 = n ¯ = 0,15 BTKL ắắắ đ m = m(KL;O) = 215 + 0,15.16 = 217, Ví dụ 5: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) qua ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao) Sau phản ứng xảy hồn tồn, thu khí X Dẫn tồn khí X vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 tạo thành gam kết tủa Giá trị V A 0,896 B 1,120 C 0,224 D 0,448 Định hướng tư giải BTNT n ¯ = 0,04 ắắắ đ n CO2 = 0,04 đ V = 0,896 Ví dụ 6: Cho 4,48 lít khí CO (ở đktc) từ từ qua ống sứ nung nóng đựng gam oxit sắt đến phản ứng xảy hồn tồn Khí thu sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro 20 Công thức oxit sắt phần trăm thể tích khí CO2 hỗn hợp khí sau phản ứng A Fe2O3; 65% B Fe3O4; 75% C FeO; 75% D Fe2O3; 75% Định hướng tư giải ìCO : a BTNT 0,2 mol CO ắắắ đớ ợCO : 0,2 - a BTKL ¾¾ ® n Otrong oxit = 0,15 ¾¾¾ ® n Fe = ắắ đ 40 = 44a + 28(0,2 - a) 0,2 ® a = 0,15 - 0,15.16 = 0,1 56 n Fe = ắắ đ Fe2 O3 ¾¾ ® H = 75% nO Ví dụ 7: Cho luồng khí CO dư qua ống sứ đựng 5,36 gam hỗn hợp FeO Fe2O3 (nung nóng), thu m gam chất rắn hỗn hợp khí X Cho X vào dung dịch Ca(OH)2 dư, thu gam kết tủa Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 3,75 B 3,92 C 2,48 D 3,88 Trích đềthiTHPTQuốcGia 2016 – Bộ Giáo Dục Định hướng tư giải Ca(OH)2 BTKL Ta cú: X ắắắắ đ n = 0,09 ¾¾¾ ® m = 5,36 - 0,09.16 = 3,92(gam) ! "#" $ O Bài tập rèn luyện Câu 1: Thổi hỗn hợp khí CO H2 qua m gam hỗn hợp X gồm Fe2O3, CuO Fe3O4 có tỉ lệ mol 1:2:3 Sau phản ứng thu 142,8 gam chất rắn Y Hòa tan Y dd HNO3 lỗng dư thu 0,55 mol khí NO (spkdn) dung dịch Z Cô cạn Z thu m gam chất rắn khan Giá trị m gần với : A 511 B 412 C 455 D 600 Trích đềthi thử thầy Nguyễn Anh Phong Định hướng tư giải ìFe2 O3 : a m - m Y 1016a - 142,8 ï BTKL khu Ta có : m íCuO : 2a ắắắ đ n Bi = = O 16 16 ùFe O : 3a ợ BTE ắắắ đ 3a.1 + ìFe(NO3 )3 :1,65 1016a - 142,8 BTNT(Cu + Fe) = 0,55.3 đ a = 0,15 ắắắắắ đớ 16 ợCu(NO3 )2 : 0,3 BTKL ắắắ đ m = 455,7 (gam) Câu 2: Cho dòng khí CO qua ống sứ chứa hỗn hợp X gồm FeO, Fe3O4 Fe2O3 đốt nóng, phản ứng tạo khí CO2 hỗn hợp chất rắn lại ống nặng 14,352 gam gồm chất Hòa tan hết hỗn hợp chất vào lượng dung dịch HNO3 thu 1,8368 lít khí NO (đktc), sản phẩm khử dung dịch có chứa 47,1 gam muối khan Số mol HNO3 phản ứng có giá trị gần với : A 0,65 B 0,75 C 0,55 D 0,70 Trích đềthi thử thầy Nguyễn Anh Phong Định hướng tư giải ìFe : a BTKL Chia để trị ta cú : 14,352 ắắắ đ 56a + 16b = 14,352 ỵO : b Chú ý muối gồm mui BTKL ắắắ đ 56a + 2.b.62) ! = 47,1 - (0,082.3.62 "###$###% Fe NO3- ỡa = 0,21 đớ ợb = 0,162 BTNT.N ắắắắ đ n HNO3 = 0,082.3 + 2.0,162 ! = 0,652 "## #$### % + 0,082 NO NO3- Câu 3: Khử m gam Fe3O4 khí H2 thu hổn hợp X gồm Fe FeO, hỗn hợp X tác dụng vừa hết với lít dung dịch H2SO4 0,2M (loãng) Giá trị m A 23,2 gam B 34,8 gam C 11,6 gam D 46,4 gam Trích đềthi thử thầy Nguyễn Anh Phong Định hướng tư giải 2- BT.Nhóm.SO4 Ta có : n H2SO4 = 0,6 ắắắắắ đ n FeSO4 = 0,6 BTNT.Fe ¾¾¾¾ ® n Fe2O3 = 0, ® m = 46, 4(gam) Câu 4: Cho nước qua than nóng đỏ hỗn hợp khí G gồm CO2, CO H2 Tồn lượng khí G qua Fe2O3 dư, t0 thu x mol Fe 10,8 gam H2O Cho x mol sắt vừa tan hết y mol H2SO4 thu dung dịch có 105,6 gam muối sản phẩm khử Biết y=2,5x, giả sử Fe2O3 bị khử Fe Phần trăm thể tích gần CO2 G là: A 19,06% B 13,05% C 16,45% D 14,30% Trích đềthi thử Chuyên KHTN – Hà Nội – 2015 Định hướng tư giải ìC + H O ® CO + H Chú ý : í ỵC + 2H O ® CO2 + 2H ìCO : a(mol) ï ® G íCO2 : b(mol) ïH : a + 2b (mol) ợ Fe2O3 G ắắắ đ n H2O = a + 2b = 0,6(mol) BTNT.O ắắắắ đ n Fe = x = 2.(a + b) = (a + b) 3 2và 2H2SO4 + 2e ® SO4 + SO2 + 2H 2O 2,5x 96 + 56x = 105,6 ® 176 (a + b) = 105,6 ® a + b = 0, 45(mol) a = 0,3(mol) ì 0,15 ®í ® %CO2 = = 14,3% 0,3 + 0,15 + 0,6 ợb = 0,15(mol) BTKL ắắắ đ Câu 5: Hỗn hợp M gồm Fe, FeO, Fe2O3 nặng 14,16 gam Chia thành phần Cho dòng khí H2 (dư) qua phần (nung nóng) thu 3,92 gam Fe Cho phần vào lượng dư dung dịch CuSO4 thu 4,96 gam hỗn hợp rắn Phần hòa tan vừa hết lượng tối thiểu V ml dung dịch HCl 7,3% (d=1,03g/ml) sau phản ứng thu dung dịch X Cho dung dịch X tác dụng với lượng dư dung dịch AgNO3, a gam kết tủa Các phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị V là: A 6,25 15,12 B 67,96 14,35 C 56,34 27,65 D 67,96 27,65 Trích đềthi thử Chuyên KHTN – Hà Nội – 2016 Định hướng tư giải Dễ có khối lượng phần : 4,72 gam 3,92 ì ïïn Fe = 56 = 0,07(mol) Với phần : í 4,72 - 3,92 BTKL M /3 ù ắắắ đ n Trong = = 0,05(mol) O ïỵ 16 Với phần : 0, 24 = 0,03(mol) 64 - 56 Từ số mol O Fe M/3 suy X có muối FeCl2 M/3 Dm = 4,96 - 4,72 = 0, 24(gam) đ n Trong = Fe BTNT.Fe ắắắắ đ n FeCl2 = 0,07(mol) BTNT.Clo ắắắắ đ n HCl 0,14.36,5 m 0,073 = 0,14 ® V = dd = = 67,96(ml) D 1,03 ỡAg : 0,07(mol) BTE + BTNT ắắắắắ đ a = 27,65 í ỵAgCl : 0,14(mol) Câu 6: Cho luồng khí CO dư qua ống sứ chứa m gam hỗn hợp Al2O3 Fe3O4 đốt nóng Sau phản ứng thấy lại 14,14 gam chất rắn Khí khỏi ống sứ hấp thụ vào dung dịch Ca(OH)2 dư thu 16 gam kết tủa Giá trị m là: A 18,82 B 19,26 C 16,7 D 17,6 Trích đềthi thử Chuyên KHTN – Hà Nội – 2016 Định hướng tư giải Bài toán đơn giản với ý đồ BTKL 16 m = 14,14 + mOBfiCO c≠Ìp = 14,14 + 16 = 16,7(gam) 100 Câu 7: Dẫn khí CO qua m gam hỗn hợp X gồm 0,25 mol CuO, 0,1 mol Fe3O4 0,1 mol Al2O3 đun nóng Sau thời gian thu chất rắn Y Cho Y vào dung dịch HCl dư, sau phản ứng hoàn toàn thu 3,2 gam chất rắn dung dịch Z Cô cạn dung dịch Z thu m gam muối khan Giá trị m là: A 86,5 B 90,2 C 95,4 D 91,8 Trích đềthi thử Chuyên Lê Hồng Phong – Nam Định – 2016 Định hướng tư giải + Nhận xét : Có nd≠ → Khơng có muối Fe3+ Z Cu = 0,05(mol) ìFeCl2 : 0,3 ï BTKL + V ắắắđ Z ớCuCl2 : 0,2 ắắắ đ m = 91,8(gam) ïAlCl : 0,2 ỵ BTNT Câu 8: Hòa tan hết gam oxit FexOy cần dùng 52,14 ml dung dịch HCl 10% ( d= 1,05 g/ml) Để khử hóa hồn tồn gam oxit cần V lít khí CO (đktc) Giá trị V A 1,545 B 1,68 C 1,24 D 0,056 Trích đềthi thử Nguyễn Trung Thiên – Hà Tĩnh – 2016 Định hướng tư giải BTNT.H Ta có : n HCl = 0,15(mol) ắắắắ đ n H2O = n Otrong oxit = 0,075(mol) BTNT.O ắắắắ đ n CO = n Otrong oxit = 0,075(mol) ® V = 1,68(lit) Câu 9: Dẫn khí than ướt qua m gam hỗn hợp X gồm chất Fe2O3, CuO, Fe3O4 (có số mol nhau) đun nóng thu 36 gam hỗn hợp chất rắn Y Cho Y phản ứng hết với dung dịch HNO3 lỗng dư thu 11,2 lít khí NO (sản phẩm khử nhất,đktc) Giá trị m : A 47,2 B 46,4 C 54,2 D 48,2 Trích đềthi thử Chuyên ĐH Vinh – 2016 Định hướng tư giải Ta có : ìFe O3 : a ỡFe : 5a BTKL ỡù ắắắ đ 344a + 16b = 36 ï ï H ,CO,t X ớCuO : a ắắắắđ 36(gam) ớCu : a đ BTE ®15a + 2a = 2b + 0,5.3 ïFe O : a ù ợù ắắắ ợO : b ợ ìa = 0,1 ®í ® m = (160 + 80 + 232 ) 0,1 = 47, 2(gam) ỵb = 0,1 Câu 10: Dùng CO dư khử hoàn toàn 10,44 gam Fe3O4 hấp thụ tồn sản phẩm khí thu vào dung dịch Ba(OH)2 thu 19,7 gam kết tủa dung dịch B Đun nóng dung dịch B thu a gam kết tủa Giá trị a : A 7,88 B 15,76 C 6,895 D 11,82 Trích đềthi thử Nguyễn Anh Phong – 2016 Định hướng tư giải 10, 44 BTNT.O Ta cú: n Fe3O4 = = 0,045(mol) ắắắắ đ n CO2 = 0,045.4 = 0,18(mol) 232 0,18 - 0,1 BTNT.C n = 0,1 ắắắắ đ n Ba(HCO3 )2 = = 0,04(mol) t ắắ đ n = 0,04 ® a = 0,04.197 = 7,88(gam) Câu 11: Cho V lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO H2 phản ứng với lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO Fe3O4 nung nóng Sau phản ứng xảy hoàn toàn ,khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam Giá trị V A 0,224 B 0,112 C 0,448 D 0,560 Định hướng tư giải Nhận xét : Bản chất CO H2 giống cướp O từ oxit số mol hỗn hợp khí ln khơng đổi CO + O ® CO2 H2 + O ® H2 O 0,32 22,4 = 0,448 16 Câu 12: Cho luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nhiệt độ cao thời gian, người ta thu 6,72 gam hỗn hợp gồm chất rắn khác Đem hoà tan hoàn toàn hỗn hợp rắn vào dung dịch HNO3 dư tạo thành 0,448 lít khí NO (đktc) Giá trị m là: A 8,2 B C 7,2 D 6,8 Định hướng tư giải BTNT.Oxi Do : ắắắắ đ V = n O 22,4 = ỡFe : a Ta có : 6,72 í ỵO : b BTNT.Fe ắắắắ đ n Fe2 O3 = BTKL ỡù ắắắ ® 56a + 16b = 6,72 ìa = 0,09 ® BTE đớ đ 3a = 2b + 0,02.3 ợb = 0,105 ợù ắắắ 0,09 = 0,045 đ m = 7,2 Câu 13: Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) gồm CO H2 phản ứng với lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO Fe3O4 nung nóng Sau phản ứng xảy hồn tồn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam Giá trị V A 0,224 B 0,560 C 0,112 D 0,448 Định hướng tư giải Chú ý : Dù CO hay H2 phân tử cướp nguyên tử O Do : n hon hop = n O = 0,32 = 0,02 ® V = 0,02.22,4 = 0,448 16 Câu 14: Cho luồng khí CO (dư) qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO Al2O3 nung nóng đến phản ứng hồn tồn, thu 8,3 gam chất rắn Khối lượng CuO có hỗn hợp ban đầu A 0,8 gam B 8,3 gam C 4,0 gam D 2,0 gam Định hướng tư giải Chú ý: CO cướp O CuO Do ú cú ngay: BTKL ắắắ đ n Otrong CuO = 9,1 - 8,3 = 0,05 ® mCuO = 0,05.80 = 16 Câu 15: Trong bình kín dung tích 10,6 lít chứa khí CO lượng hỗn hợp A gồm Fe3O4 FeCO3 28,60C áp suất bình 1,4 atm (thể tích chất rắn coi khơng đáng kể) Nung nóng bình nhiệt độ cao để phản ứng xảy hoàn toàn Hỗn hợp sau phản ứng có tỉ khối so với H2 20,5 Hòa tan hồn tồn hỗn hợp A dung dịch HNO3 lỗng, thu 0,896 lít hỗn hợp khí gồm NO CO2 00C 1,5 atm Thể tích dung dịch HCl 0,5 M đểhòa tan hết hỗn hợp A gần với : A 1,5 lít B lít Trích đềthi thử Nguyễn Anh Phong Định hướng tư giải C 2,5 lít D lớt ỡFe3O4 : a CO ắắđ CO2 : 4a + 2b ỵFeCO3 : b Đặt số mol chất A : í Ta có : n CO = p.V 1,4.10,6 = = 0,6 R.T 0,082.( 273 + 28,6 ) ìCO : 0,6 + b - 4a - 2b BTNT.C ắắắắ đ ( 0,6 + b ) îCO2 : 4a + 2b ® 44.( 4a + 2b ) + 28 ( 0,6 - 4a - b ) = 41.(0,6 + b) Ta lại có : n NO+CO2 = 0,06 BTE ắắắ đ a + b = 3(0,06 - b) ® 64a + 19b = 7,8 ìCO : b BTNT ắắắ đớ ợ NO : 0,06 - b ® a + 4b = 0,18 ìa = 0,117 đớ ợb = 0,016 O:0,468 ỡùFe O : 0,117 ắắắđ H + : 0,936 Vậy ta có : í đ n HCl = 0,968 + ùợFeCO3 : 0,016 ® H : 0,032 0,968 ® VHCl = = 1,936(lít) 0,5 Câu 16: Cho khí CO qua m gam hỗn hợp X gồm oxit sắt nung nóng FeO, Fe2O3 Fe3O4 sau thời gian thu hỗn hợp chất rắn Y hỗn hợp khí Z Khi cho tồn khí Z vào dung dịch Ca(OH)2 dư, đến phản ứng hoàn toàn, thu gam kết tủa Mặt khác, hòa tan hồn tồn hỗn hợp chất rắn Y dung dịch H2SO4 đặc nóng lấy dư, thu dung dịch chuawa 18 gam muối sản phẩm khí SO2 1,008 lít (đktc) Giá trị m là: A 5,80 B 14,32 C 6,48 D 7,12 Trích đềthiChuyênQuốc Học Huế – 2016 Định hướng tư giải BTNT.Fe ® n Fe2 (SO4 )3 = 0,045 ® a = 0,09 ìFe : a ìï ¾¾¾¾ Ta có : Y í ®í BTE ỵO : b ® 3.0,09 = 2b + 0,045.2 đ b = 0,09 ùợ ắắắ BTKL ắắắ đ m = mY + mOTrongX® CO2 = 0,09.56 + 0,09.16 + 0,04.16 = 7,12(gam) Câu 17: Đem nung nóng lượng quặng hematit (chứa Fe2O3, có lẫn tạp chất trơ) cho vào luồng khí CO qua, thu 300,8 gam hỗn hợp chất rắn, đồng thời có hỗn hợp khí Cho hấp thụ hỗn hợp khí vào bình đựng lượng dư dung dịch xút thấy khối lượng bình tăng thêm 52,8 gam Nếu hòa tan hết hỗn hợp chất rắn lượng dư dung dịch HNO3 lỗng thu 387,2 gam muối nitrat Hàm lượng Fe2O3 (% khối lượng) loại quặng hematit là: A 80% B 20% C 60% D 40% Trích đềthi thử chuyên Lê Khiết – Quảng Ngãi – 2016 Định hướng tư giải 387, 1,6 BTNT.Fe Ta có : n Fe(NO3 )3 = = 1,6(mol) ắắắắ đ m Fe2O3 = 160 = 128(gam) 242 Lại có : Dm = mCO = 52,8 ® n Otrong oxit = n CO = 1,2(mol) 2 BTKL ắắắ đ mQung = 300,8 + 1,2.16 = 320(gam) ® %Fe2O3 = 40% ... thu gam kết tủa Biết phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 3,75 B 3,92 C 2,48 D 3,88 Trích đề thi THPT Quốc Gia 2016 – Bộ Giáo Dục Định hướng tư giải Ca(OH)2 BTKL Ta có: X ¾¾¾¾ ® n ¯ = 0,09 ¾¾¾ ®... muối sản phẩm khí SO2 1,008 lít (đktc) Giá trị m là: A 5,80 B 14,32 C 6,48 D 7,12 Trích đề thi Chuyên Quốc Học Huế – 2016 Định hướng tư giải BTNT.Fe ® n Fe2 (SO4 )3 = 0,045 ® a = 0,09 ìFe : a... xảy hoàn toàn Giá trị V là: A 6,25 15,12 B 67,96 14,35 C 56,34 27,65 D 67,96 27,65 Trích đề thi thử Chuyên KHTN – Hà Nội – 2016 Định hướng tư giải Dễ có khối lượng phần : 4,72 gam 3,92 ì ïïn