2. Tính khử của H
TOÁN HỖN HỢP
I. Giải tốn hỗn hợp khơng cần đặt ẩn số. 1. Đặt vấn đề.
Đây là dạng bài tập mà từ các dữ kiện của bài cho bằng một vài thao tác tính tốn đơn giản ta đã có thể xác định rõ giá trị các chất phản ứng hoặc các chất sản phẩm từ đó tính ra giá trị của các chất cần yêu cầu.
2. Ví dụ
Cho 60,5 g hỗn hợp gồm hai kim loại Zn và Fe tác dụng với dung dịch HCl. % khối lượng của Fe trong hỗn hợp đó là 46,289%.
a. Tính khối lượng mỗi muối tạo thành. b. Tính thể tích khí H2 sinh ra đkc. Giải mẫu a. mFe = 46,289%.60,5 = 28g mZn = 60,5 -28 = 32,5g nFe = 28:56 = 0,5 mol nZn = 32,5 : 65 = 0,5 mol Fe + 2HCl FeCl2 + H2 Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 nFeCl2 = nFe = 0,5 mol mFeCl2 = 0,5.127 =63,5 g nZnCl2 = 0,5.136 = 68 g b. nH2 = nFe + nZn = 0,5 + 0,5 = 1 mol VH2 đkc = 1.22,4 = 22,4 lit 3. Bài tập vận dụng. Bài tập số 1.
Có một hỗn hợp gồm 60% Fe2O3 và 40% CuO về khối lượng. Người ta dùng H2 dư để
khử 20 g hỗn hợp đó. Tính % khối lượng mỗi kim loại có trong hỗn hợp kim loại sau phản ứng.
Bài tập số 2.
Đốt cháy một hỗn hợp bột Fe và Mg trong đó Mg có khối lượng là 0,96 g cần dùng 1344 cm3 khí oxi đkc. Tính % khối lượng của mỗi oxit có trong hỗn hợp sau phản ứng
Bài tập số 3.
Dùng H2 để khử 31,2 g hỗn hợp CuO và Fe3O4 biết trong hỗn hợp khối lượng Fe3O4 nhiều hơn CuO là 15,2 g. Tính khối lượng của mỗi kim loại có trong hỗn hợp sau phản ứng. Bài tập số 4.
Hòa tan 6,5 g hỗn hợp Zn và ZnO bằng dung dịch HCl thì thốt ra 1,12 lit khí H2 đkc.
Tính % khối lượng mỗi chất rắn có trong hỗn hợp ban đầu. Biết ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O
Bài tập số 5.
Dùng H2 để khử 25g hỗn hợp gồm CuO và Fe2O3 sau phản ứng thu được 14g sắt. Tính thể tích khí H2 cần dùng đkc.
Bài tập số 6.
Đốt cháy hoàn toàn 9,84 g hỗn hợp gồm cacbon và lưu huỳnh bằng khí oxi (trong đó cacbon chiếm 2,44% về khối lượng). Tính % về thể tích đkc và khối lượng của mỗi khí có trong hỗn hợp sản phẩm.
Bài tập số 7.
Cho hỗn hợp PbO và Fe2O3 tác dụng với H2 ở nhiệt độ cao. Hỏi nếu thu được 52,6 g hỗn hợp Pb và Fe trong đó khối lượng Pb gấp 3,696 lần khối lượng Fe. Tính thể tích H2 cần
dùng đkc và % khối lượng của mỗi oxit có trong hỗn hợp trước phản ứng. Bài tập số 8.
Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khí gồm có CO và H2 cần dùng 9,6g khí Oxi sinh ra 8,8g khí CO2. Tính % theo khối lượng và % theo thể tích của mỗi khí có trong hỗn hợp ban đầu. Bài tập số 9.
Đốt cháy hỗn hợp khí gồm CO và H2 cần dùng 3,36 lit khí O2 đkc và thu được 1,8 g nước ngưng tụ
a. Viết PTPƯ xảy ra
b.Tính thể tích mỗi khí đkc có trong hỗn hợp ban đầu
c.Tính khối lượng khí CO2 được tạo thành theo 2 phương pháp khác nhau. Bài tập số 10.
Có V lit hỗn hợp khí gồm CO và H2.
Chia V lit hỗn hợp khí này thành hai phần bằng nhau.
Đốt cháy hồn tồn phần thứ nhất bằng khí oxi,sau đó dẫn sản phẩm đi qua nước vơi trong dư thu được 20 g chất kết tủa màu trắng theo phương trình sau:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Dẫn phần thứ hai đi qua bột CuO nung nóng dư phản ứng xong thu được 19,2 g kim loại Cu.
a. Viết các PTPƯ xảy ra
b. Tính thể tích của V lit hỗn hợp khí đkc ban đầu.
c. Tính % theo khối lượng và thể tích của mỗi khí có trong hỗn hợp khí ban đầu. II. Giải tốn hỗn hợp cần đặt ẩn số.
1. Đặt vấn đề
Khi bài tập các dữ kiện bài ra là khối lượng cả hỗn hợp hay thể tích khí dùng cho cả hai hoặc nhiều phản ứng... Do đó khơng có một dữ kiện nào là cụ thể để từ đó tính ra các chất cịn lại theo yêu cầu của đầu bài. Đối với loại bài tập này ta cần đặt các ẩn số dựa vào các dữ kiện bài ra lập các biểu thức để tìm ra các ẩn số từ đó tính tốn các u cầu của đầu bài.
2. Phương pháp. - Viết các PTPƯ
- Đặt số mol tương ứng cho các chất phản ứng và chất sản phẩm vào PTPƯ - Lập các biểu thức liên quan đến các số liệu dữ kiện bài ra
- Kết hợp các biểu thức tìm ra số mol các chất phản ứng , sản phẩm - Tính tốn các dữ kiện mà bài tập yêu cầu
* Lưu ý. Vì tỉ lệ về thể tích cũng chính bằng tỉ lệ về số mol. Do đó những bài tập khi tính % về thể tích các chất khí ta nên tính % tỉ lệ về số mol cho đơn giản.
3. Ví dụ.
Đốt cháy hoàn toàn 49,8 gam hỗn hợp bột Fe và Al thấy hết 19,04 lít khí O2 đkc a. Tính % khối lượng mỗi kim loại có trong hỗn hợp ban đầu
b. Tính % khối lượng mỗi oxit có trong hỗn hợp sau phản ứng. Giải mẫu
a. PTPƯ : 3Fe +2O2 Fe3O4
3a 2a a (mol) 4Al +3O2 2Al2O3
4b 3b 2b (mol)
Đặt nFe =3a (mol) mFe =56.3a =168a (g) nAl =4b (mol) mAl =27.4b =108b (g) Suy ra 168a+108b = 49,8 (1)
Ta có nO2 =19,04 :22,4 = 0,85 (mol) Suy ra 2a+3b = 0,85
72a + 108b = 30,6 (2) Lấy (1) – (2) ta được 96a = 19,2
a = 0,2 b = 0,15 % mFe = = 67,47% % mAl = 100% - 67,47% =32,53% b. m Fe3O4 = 0,2.232 =46,4 (g) m Al2O3 =2.0,15.102 = 30,6 (g) m Fe3O4 + m Al2O3 = 46,4 + 30,6 =77(g) % m Fe3O4 = 46,4 : 77. 100% = 60% % m Al2O3 =100% - 60% = 40% 4. Bài tập vận dụng
Bài tập số 1.
Đốt 5,6 g hỗn hợp C và S cần 9,6 g khí oxi. Tính khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp ban đầu. Tính % về thể tích và % về khối lượng của mỗi chất có trong hỗn hợp
sản phẩm. Bài tập số 2.
Đốt cháy hoàn toàn 55,2 gam hỗn hợp Al và Fe cần 22,4 lit khí O2 đkc. a. Tính % khối lượng mỗi chất rắn có trong hỗn hợp trước và sau phản ứng.
b. Tính khối lượng lần lượt KMnO4 ; Fe(NO3)3 để điều chế được thể tích khí oxi dùng cho phản ứng trên.
Bài tập số 3.
Dẫn 40,32 lít khí H2 đkc vào một bình kín có chứa Fe3O4 và CuO nung nóng sau khi lượng H2 phản ứng hết người ta thấy hết 117,6 gam hỗn hợp Fe3O4 và CuO
a. Tính % khối lượng mỗi oxit có trong hỗn hợp oxit đã phản ứng
b. Tính % khối lượng mỗi kim loại có trong hỗn hợp kim loại sau phản ứng Bài tập số 4.
Khử một hỗn hợp gồm có CuO và Fe2O3 ở nhiệt độ cao bằng khí H2 người ta thu được
12g hỗn hợp hai kim loại . Ngâm hỗn hợp kim loại này trong dung dịch HCl phản ứng xong người ta lại thu được thể tích H2 là 2,24 lit đkc
a. Viết các PTPƯ xảy ra
b. Tính % khối lượng của mỗi oxit có trong hỗn hợp ban đầu c. Tính thể tích khí H2 đã dùng đkc để khử hỗn hợp oxit đó d. Tính khối lượng nước thu được sau phản ứng.
Bài tập số 5.
Nhiệt phân hoàn toàn 99,95 g hỗn hợp KMnO4 và KClO3 sau phản ứng thu được 14,56 lit khí O2 đkc.
a. Tính % khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp trước phản ứng. b. Tính % khối lượng mỗi chất rắn có trong hỗn hợp sau phản ứng. Bài tập số 6.
a. Tính % khối lượng mỗi chất rắn có trong hỗn hợp chất rắn trước và sau phản ứng. b. Thể tích khí oxi thu được dẫn vào một bình chứa 33,6 g Fe nung nóng. Hỏi sau
phản ứng Fe có cháy hết khơng? Tính khối lượng oxit sắt tạo thành. Bài tập số 7.
Hịa tan hồn tồn 16,4 g hỗn hợp nhôm và sắt bằng dung dịch HCl sau phản ứng thu được 15,68 lit khí H2 đkc.
a. Tính % khối lượng mỗi kim loại có trong hỗn hợp ban đầu.
b. Thể tích khí H2 thốt ra được dẫn vào một bình kín chứa 46,4 g Fe3O4 nung nóng. Hỏi sau phản ứng chất nào còn dư? Dư bao nhiêu gam.
c. Phản ứng giữa H2 và Fe3O4 thuộc loại phản ứng hóa học nào? Hãy chứng minh điều đó.
Bài tập số 8.
Cho 40,5 g Al tác dụng với một dung dịch có chứa 146 g HCl. a. Tính thể tích khí H2 thu được sau phản ứng.
b. Dẫn tồn bộ khí H2 thu được ở trên qua một bình kín có chứa hỗn hợp Fe3O4 và
CuO nung nóng. Sau khi phản ứng kết thúc thấy có 133,6 g hỗn hợp Fe3O4 và CuO
đã tham gia phản ứng. Tính khối lượng mỗi kim loại có trong hỗn hợp sau phản ứng.
Bài tập số 9.
Đốt cháy hoàn toàn 47,4 g hỗn hợp gồm P; S; Al thấy tốn hết 36,96 lit khí O2 đkc trong đó thể tích khí O2 dùng để đốt cháy P bằng 5 lần thể tích O2 dùng để đốt cháy S.
a. Tính % khối lượng của mỗi chất có trong hỗn hợp ban đầu.
b. Để điều chế được thể tích khí O2 dùng cho phản ứng trên cần nhiệt phân hoàn toàn bao nhiêu g Fe(NO3)3.
Bài tập số 10.
Hịa tan hồn tồn 44,1 gam hỗn hợp 3 kim loại Zn; Al; Mg trong dung dịch HCl sau phản ứng thu được 31,36 lit khí H2 đkc. Tính % khối lượng mỗi kim loại có trong hỗn hợp trước phản ứng. Biết khối lượng HCl dùng để hòa tan Zn bằng khối lượng HCl dùng để hịa tan nhơm.