Câu 2(VDC) : 2 điểm 1. Sắt đứng đầu bảng trong các kim loại thương phẩm. Các quặng thông

Câu hỏi số 275193:

Vận dụng cao

Câu 2(VDC) : 2 điểm

1. Sắt đứng đầu bảng trong các kim loại thương phẩm. Các quặng thông thường của sắt như manhetit (Fe₃O₄), limonit (Fe₂O₃) cũng như sắt vụn đều được dùng để sản xuất sắt. Than cốc được sử dụng như một chất khử rẻ tiền.

a. Hãy viết các phản ứng xảy ra trong lò cao trong quá trình sản xuất sắt

b. Hãy giả sử hiệu suất trong lò cao là 92% theo khối lượng, tính xem với 1,6 tấn quặng chứa 18% manhetit (Fe₃O₄), 58% limonit (Fe₂O₃) ta sẽ thu được bao nhiêu kg thép chứa 2% cacbon ?

2. Thuyền trưởng Jack Sparrow trong loạt phim “Cướp biển vùng Caribean” quyết định đóng 3 con tàu vỏ sắt với hình dạng, kích thước và khối lượng hoàn toàn giống nhau. Con tàu thứ nhất tham gia hành trình trên vùng biển lạnh ở Bắc Băng Dương ; con tàu thứ hai tham gia hành trình trên vùng biển nóng ở Đạ Tây Dương ; con tàu thứ ba được thu nhỏ lại, cất trong chai thủy tinh chứa không khí khô rồi đậy nắp chặt bằng nút phòng khi một trong hai con tàu trên bị hỏng sẽ lấy ra sử dụng. Vài tuần sau đó, Jack quan sát sự han rỉ trên các con tàu của mình.

a. Cho biết con tàu nào dễ bị han rỉ, tốc độ han rỉ ở con tàu nào nhanh hơn.

b. Sự han rỉ trên các con tàu phụ thuộc vào những yếu tố nào.

3. Chất rắn Y có thành phần gồm 3 nguyên tố với thành phần % về khối lượng như sau : Fe chiếm 52,09% ; O chiếm 14,88% ; còn lại là nguyên tố X. Biết trong hợp chất này Fe có số oxi hóa +3.

a. Lập luận tìm công thức phân tử của chất rắn Y.

b. Khi đun nóng FeCl₃.6H₂O phân hủy tạo thành chất rắn Y ; H₂O và HCl. Khi tăng nhiệt độ tới 350⁰C thì chất rắn Y sẽ tiếp tục phân hủy tạo thành FeX₃và Fe₂O₃ , lúc này FeX₃ ở dạng hơi và bay ra. Đun nóng 2,752g FeCl₃.6H₂O trong không khí đến 350⁰C thu được 0,898g bã rắn. Xác định số mol của các chất trong bã rắn.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:275193

Phương pháp giải

a) Lý thuyết luyện gang thép trong lò cao. SGK

Trong 1,6 tấn quặng chứa :

m_manhetit = ?

m_limonit = ?

Áp dụng qui tắc tam suất ta có :

- Cứ 232 g Fe₃O₄ có 168g Fe => ?

- Cứ 160 g Fe₂O₃ có 112g Fe => ?

=> m_{Fe (lý thuyết)} = ?

=> m_{Fe (Thực tế)} = m_{Fe (LT)} . H% = ?

=> m_thép = m_Fe(thực) . $\frac{100}{98}$ = ?

a)Tính chất của ăn mòn điện hóa trong các môi trường : nồng độ chất điện lý khác nhau, môi trừng khác nhau. HS lý luận và so sánh.

b) Sự han rỉ phụ thuộc vào : sự tiếp xúc với môi trường điện ly, nồng độ các chất điện ly

a) Tìm công thức hợp chất dựa vào tỉ lẹ các nguyên tố trong hợp chất

%Fe : %O : %X = x : y : z => Công thức tổng quát

Định luật bảo toàn điện tích : (dựa vào số oxi hóa của Fe : +3, O : -2, X : x

+) Xét 2 trường hợp Nếu x > 0 và x < 0 => Biểu thức liên hệ

=> x và t

=> M_X

b) Đánh giá xem có chất dư hay không ?

Giả sử các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn

Ta có sơ đồ phản ứng sau :

3FeCl₃.6H₂O $\rightarrow$ 3FeClO $\rightarrow$ Fe₂O₃ + FeCl₃ ↑

Mol ? ?

=> m_rắn so sánh với đề bài

=> như vậy kết luận là phản ứng hoàn toàn hay không

+) Nếu giai đoạn FeCl₃.6H₂O $\rightarrow$ FeOCl là hoàn toàn

=> Tương tự

=> Các chất trong bã.

Giải chi tiết

Các phản ứng trong lò cao để sản xuất sắt :

3Fe₂O₃ + CO $\overset{400^{0}C}{\rightarrow}$ 2Fe₃O₄ + CO₂

Fe₃O₄ + CO $\overset{500-600^{0}C}{\rightarrow}$ 3FeO + CO₂

FeO + CO $\overset{700-800^{0}C}{\rightarrow}$ Fe + CO₂

CaCO₃ $\overset{1000^{0}C}{\rightarrow}$ CaO + CO₂

CaO + SiO₂ $\overset{1300^{0}C}{\rightarrow}$ CaSiO₃

C + CO₂ $\overset{1500^{0}C}{\rightarrow}$ 2CO

C + O₂ $\overset{1800^{0}C}{\rightarrow}$ CO₂

Trong 1,6 tấn quặng chứa :

m_manhetit = 1,6.18% = 0,288 tấn = 288 kg

m_limonit = 1,6.58% = 0,928 tấn = 928 kg

Áp dụng qui tắc tam suất ta có :

- Cứ 232 g Fe₃O₄ có 168g Fe

Vậy 288 kg Fe₃O₄ có m_Fe = 208,55 kg

- Cứ 160 g Fe₂O₃ có 112g Fe

Vậy 928 kg Fe₃O₄ có m_Fe = 649,6 kg

=> m_{Fe (lý thuyết)} = 208,55 + 649,6 = 858,15 kg

=> m_{Fe (Thực tế)} = m_{Fe (LT)} . H% = 858,15.92% = 789,498 kg

=> m_thép = m_Fe(thực) . $\frac{100}{98}$ = 805,6 kg

Vì thép có thành phần Fe-C giống như một pin có 2 điện cực nhúng vào dung dịch chất điện ly (nước biển gồm nhiều NaCl) dẫn đến quá trình ăn mòn điện hóa làm cho thép dễ bị gỉ sét. Còn không khí khô ckhông phải là moi trường điện ly nên không gây ăn mòn thép.

Ở vùng biển nóng như Đại Tây Dương thì nhiệt độ nước biển cao hơn Bắc Băng Dương

=> Độ tan NaCl vì thế cũng cao hơn và quá trình ăn mòn cũng nhanh hơn

=> Độ han rỉ nhanh : tàu Đại Tây Dương > tàu Bắc Băng Dương > tàu không khí khô

b) Sự han rỉ phụ thuộc vào : sự tiếp xúc với môi trường điện ly, nồng độ các chất điện ly

a) Ta có : %m_Fe : %m_O : %m_X = 52,09 : 14,88 : 33,03

=> n_Fe : n_O : n_X = 0,93 : 0,93 : $\frac{33,03}{X}$ = 1 : 1 : $\frac{35,5}{X}$ = 1 : 1 : t

=> Công thức tổng quát của Y là FeOX_t

Định luật bảo toàn điện tích : (dựa vào số oxi hóa của Fe : +3, O : -2, X : x

+) Nếu x > 0 => 3 + xt = 2 (Loại)

+) Nếu x < 0 => 3 = 2 + xt => xt = 1 => x = t = 1

=> M_X = 35,5g (Clo)

Vậy Y là FeClO

b) n_FeCl3.6H2O = 0,0102 mol

Giả sử các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn

Ta có sơ đồ phản ứng sau :

3FeCl₃.6H₂O $\rightarrow$ 3FeClO $\rightarrow$ Fe₂O₃ + FeCl₃ ↑

Mol 0,0102 $\rightarrow$ 0,0034

=> m_rắn = 0,0034.160 = 0,544g < 0,898g (đề bài)

=>như vậy là phản ứng không hoàn toàn

+) Nếu giai đoạn FeCl₃.6H₂O $\rightarrow$ FeOCl là hoàn toàn

=> n_FeOCl = 0,0102 mol => m_FeOCl = 1,0965g > 0,898g => Thỏa mãn

=> giai đoạn FeClO $\rightarrow$ Fe₂O₃ không hoàn toàn

3FeOCl $\rightarrow$ Fe₂O₃ + FeCl₃

Mol x $\rightarrow$ $\frac{1}{3}$ x

Chất rắn bã gồm : (0,0102 – x) mol FeClO và $\frac{1}{3}$ x mol Fe₂O₃

=> 0,898 = 107,5(0,0102 – x) + $\frac{1}{3}$ x.160

=> x = 0,0037 mol

Vậy trong chất bã có : 0,0012 mol Fe₂O₃ ; 0,0065 mol FeClO.

PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link