2.2.5.1.Cơ sở lý thuyết
Oxit KL+ COt0→KL + CO2 (1) Oxit KL+ H2
t0
→KL + H2O (2)
Oxit KL +[CO, H2] t0→KL + [CO2, H2O] (3)
Từ (1), (2), (3) ta thấy nếu 1 mol chất khử phản ứng tạo ra sản phẩm thì khối lượng chất khử tăng 16 gamkhối lượng chất rắn giảm 16 gam.
Từ (1)nCO = nCO2 = nO[ trong oxit bị khử]
Từ (2) nH2 =nH O2 = nO[ trong oxit bị khử]
Từ (3)n[CO, H2] = n [CO2, H2O]= nO(oxit pứ) Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng
2
2 2
mCO moxit mCO mraén mH moxit mH O mraén
+ = +
+ = +
Hay sử dụng phương phản tăng giảm khối lượng
Khối lượng chất rắn giảm = khối lượng chất khử tăng = mO[oxit]pư 2.2.5.2.Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) gồm CO và H2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn 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 là
A. 0,448. B. 0,112. C. 0,224. D. 0,560.
Hướng dẫn giải
Khối lượng chất rắn giảm = khối lượng chất khử tăng
Cứ 1 mol [CO, H2] phản ứng khối lượng chất khử tăng 16 gam ? 0,32gam
? 0,32 0,02( )
16 mol
= =
V = 0,02.22,4 = 0,448 (lít) (Đáp án A)
Ví dụ 2: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 thì tạo thành 4 gam kết tủa. Giá trị của V là
A. 1,120. B. 0,896. C. 0,448. D. 0,224.
Hướng dẫn giải
2 3
4 0,04( ) 100
0,04.22,4 0,896( )
nCO nCO nCaCO CO
mol
V l
= = = =
= =
(Đáp án B)
Ví dụ 3: Cho khí CO khử hoàn toàn đến Fe một hỗn hợp gồm: FeO, Fe2O3, Fe3O4 thấy có 4,48 lít CO2 (đktc) thoát ra. Thể tích CO (đktc) đã tham gia phản ứng là
A. 1,12 lít. B. 2,24 lít. C. 3,36 lít. D. 4,48 lít.
Hướng dẫn giải
2 4,48( )
VCO =VCO = l
(Đáp án D)
Ví dụ 4: Thổi một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp Fe3O4 và CuO nung nóng thu được 2,32 gam hỗn hợp rắn. Toàn bộ khí thoát ra cho hấp thụ hết vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 5 gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 3,22 . B. 3,12. C. 4,00. D. 4,20.
Hướng dẫn giải
2 3
5 0,05( )
nCO =nCO =nCaCO =100= mol
Cách 1:Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng
Cứ 1 mol CO phản ứng khối lượng chất khử tăng 16gam, khối lượng chất rắn giảm 16 gam Vậy 0,05 mol CO phản ứng khối lượng chất rắn giảm =16.0,05 = 0,8 (gam)
m = 2,32 + 0,8 = 3 ,12 (gam) (Đáp án B)
Cách 2:Sử dụng định luật bảo toàn khối lượng
2
44.0,05 2,32 28.0,05 3,12( )
mCO moxit mCO mraén
moxit gam
+ = +
⇒ = + − =
(Đáp án B)
Ví dụ 5: Để khử hoàn toàn 30 gam hỗn hợp CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, MgO cần dùng 5,6 lít khí CO (ở đktc). Khối lượng chất rắn sau phản ứng là
A. 28 gam. B. 26 gam. C. 22 gam. D. 24 gam.
Hướng dẫn giải
2
5,6 0,25( )
nCO =nCO = 22,4= mol
mchất rắn 30 - 0,25.16 = 26(gam) (Đáp án B)
Ví dụ 6: Khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 cần 2,24 lít CO (ở đktc).
Khối lượng sắt thu được là
A. 5,6 gam. B. 6,72 gam. C. 16,0 gam. D. 8,0 gam.
Hướng dẫn giải
2 2,24 0,1( )
nCO =nCO =22,4 = mol
mFe = 17,6-16.0,1 =16 (gam) (Đáp án C)
Ví dụ 7: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là
A. 0,8 gam. B. 8,3 gam. C. 2,0 gam. D. 4,0 gam.
Hướng dẫn giải Chỉ có CuO bị khử bởi CO
nCO = nO[CuO] = nCuO = 9,1 8,3 0,05( ) 16− = mol
80.0,05 4( ) mCuO = = gam
(Đáp án D)
Ví dụ 8 : Khử hoàn toàn 4 gam hỗn hợp CuO và PbO bằng khí CO ở nhiệt độ cao thu được m gam chất rắn. Khí sinh ra sau phản ứng được dẫn vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thu được 10g kết tủa. Giá trị của m là
A. 2,3. B. 2,4 C. 3,2. D. 2,5.
Hướng dẫn giải
2 3
10 0,1( )
nCO =nCO =nCaCO =100= mol
m = 4-16.0,1=2,4 (gam) (Đáp án B)
Ví dụ 9: Để khử hoàn toàn 45 gam hỗn hợp gồm CuO, FeO, Fe3O4, Fe và MgO cần dùng vừa đủ 8,4 lít CO (ở đktc). Khối lượng chất rắn thu được sau phản ứng là
A. 39 gam. B. 38 gam. C. 24gam. D. 42gam.
Hướng dẫn giải
2
8,4 0,375( )
nCO =nCO =22,4 = mol
mchất rắn 30 - 0,3755.16 = 39 (gam) (Đáp án A)
Ví dụ 10: Cho V lít khí CO đi qua một ống sứ đựng 10 gam Fe2O3 nung nóng. Sau một thời gian thu được m gam hỗn hợp X gồm 3 oxit sắt. Cho X tác dụng hết với dung dịch HNO3 0,5 M (vừa đủ) thì thu được dung dịch Y và 1,12 lít (ở đktc) khí NO duy nhất.
Giá trị của V, m là
A. 1,68 lít và 8,8 gam. B. 2,24 lít và 8,8.gam.
C. 1,68 lít và 5,6 gam. D. 3,36 lít và 8,4gam.
Hướng dẫn giải Số mol NO = 0,05(mol)
Trong toàn bộ các phản ứng trên chỉ có C(CO), N(HNO3) thay đổi số oxi hóa (chỉ xét trạng thái đầu và cuối)
Dựa vào định luật bảo toàn e, ta có
2.n CO= 3.nNO VCO = 11,2.3
2 =
16,8(lít)
n CO = 3
2.0,05= 0,075(mol) m =10-16.0,075= 8,8(gam) (Đáp án A)
2.2.5.3.Bài tập vận dụng
Câu 1: Cho dòng khí CO dư đi qua hỗn hợp (X) chứa 31,9 gam gồm Al2O3, ZnO, FeO và CaO thì thu được 28,7 gam hỗn hợp chất rắn (Y). Cho toàn bộ hỗn hợp chất rắn (Y) tác dụng với dung dịch HCl dư thu được V lít H2 (ở đkc). Giá trị V là
A. 5,60 lít. B. 4,48 lít. C. 6,72 lít. D. 2,24 lít.
Câu 2: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 thì tạo thành 40 gam kết tủa. Giá trị của V là
A. 11,20. B. 8,96. C. 4,480. D. 2,24.
Câu 3 : Cho khí CO khử hoàn toàn hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 thấy có 4,48 lít CO2 (ở đktc) thoát ra. Thể tích CO (ở đktc) đã tham gia phản ứng là
A. 1,12lít B. 2,24lít C. 3,36lít D. 4,48lít
Câu 4: Khử hoàn toàn 35,9 gam hỗn hợp CuO và PbO, FeO bằng khí CO ở nhiệt độ cao thu được m gam chất rắn. Khí sinh ra sau phản ứng được dẫn vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2
dư thu được 30gam kết tủa. Giá trị của m là
A. 31,1. B. 24,4. C. 32,1. D. 25,4.
Câu 5:Cho V lít (ở đktc) CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng, một thời gian thu được 13,92g chất rắn X gồm Fe, Fe3O4, FeO và Fe2O3. Cho X tác dụng với dung dịch HNO3 đặc nóng thu được 5,824 lít NO2 (ở đktc). Giá trị của V, m lần lượt là
A. 3,200 lít và 16 gam. B. 2,912 lít và 16gam.
C. 2,912 lít và 8 gam. D. 2,500 lít và 24gam.