Hỗn hợp X gồm Al và Fe3O4. Nung hỗn hợp X ở nhiệt độ cao thu được hỗn hợp Y. Chia Y thành 2

Câu hỏi số 331183:

Vận dụng cao

Hỗn hợp X gồm Al và Fe₃O₄. Nung hỗn hợp X ở nhiệt độ cao thu được hỗn hợp Y. Chia Y thành 2 phần bằng nhau:

-Phần 1 cho vào dung dịch NaOH dư, sau phản ứng thu được 1,344 lít khí (đktc).

-Phần 2 hòa tan vừa hết trong 310 ml dung dịch H₂SO₄ 1M (loãng) thu được 3,36 lít khí (đktc)

Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:

A. 60%

B. 66,67%

C. 75%

D. 80%

Đáp án đúng là: C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:331183

Phương pháp giải

Phương trình phản ứng:

8Al + 3Fe₃O₄ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 4Al₂O₃ + 9Fe (1)

Hỗn hợp Y chứa Al₂O₃, Fe, Al dư và Fe₃O₄ dư.

-Phần 1: cho vào dung dịch NaOH dư thì có Al₂O₃ và Al dư phản ứng.

Từ số mol H₂ suy ra số mol Al dư.

-Phần 2: Hòa tan trong dung dịch H₂SO₄ loãng thì tất cả các chất trong Y đều phản ứng.

Từ số mol H₂ suy ra số mol Fe.

2Al_dư+ 3 H₂SO_{4 loãng} → Al₂(SO₄)₃+3 H₂ (4)

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂ (5)

Al₂O₃ + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃+ 3H₂O (6)

Fe₃O₄ + 4 H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4 H₂O (7)

Từ các phương trình (1), (4), (5), (6), (7) tính được số mol Al ban đầu và số mol Fe₃O₄ ban đầu.

Từ đó xác định được hiệu suất phản ứng tính theo chất có tỉ lệ mol/ hệ số cân bằng bé hơn.

Giải chi tiết

Phương trình phản ứng:

8Al + 3Fe₃O₄ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 4Al₂O₃ + 9Fe (1)

Hỗn hợp Y chứa Al₂O₃, Fe, Al dư và Fe₃O₄ dư.

-Phần 1: cho vào dung dịch NaOH dư thì có Al₂O₃ và Al dư phản ứng.

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2 H₂ (2)

Al₂O₃ + 2NaOH → 2 NaAlO₂ + H₂O (3)

Theo PT (2) ta có: n_{Al dư}= 2/3 . n_H2= 2/3. 1,344:22,4= 0,04 mol

Suy ra trong toàn bộ hỗn hợp Y thì n_{Al dư}= 2.0,04 = 0,08 mol

-Phần 2: Hòa tan trong dung dịch H₂SO₄ loãng: n_H2= 3,36: 22,4 = 0,15 mol

2Al_dư+ 3 H₂SO_{4 loãng} → Al₂(SO₄)₃+ 3 H₂ (4)

0,04 → 0,06 mol

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂ (5)

0,09 ← (0,15-0,06) mol

Al₂O₃ + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃+ 3H₂O (6)

0,04→ 0,12 mol

Fe₃O₄ + 4 H₂SO₄ → FeSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + 4 H₂O (7)

0,01← 0,04 mol

Theo pt (1): n_Al2O3= (4/9).n_Fe= ( 4/9). 0,09 = 0,04 mol; n_{Fe3O4 pứ}= (3/9).n_Fe= (3/9). 0,09 = 0,03 mol;

n_{Al pứ}= 2.n_Al2O3= 0,08 mol

Ta có: n_{H2SO4 PT 7}= n_{H2SO4 ban đầu}- n_{H2SO4 PT 4,5,6}= 0,31 –( 0,06+0,09+0,12) = 0,04 mol → n_Fe3O4= 0,01 mol

Vậy ½ hỗn hợp X có chứa:

n_Al= n_{Al pứ} + n_{Al dư}= 0,08 + 0,04= 0,12 mol; n_Fe3O4= n_{Fe3O4 pứ} + n_{Fe3O4 dư}= 0,03 + 0,01 = 0,04 mol

Xét phản ứng:

8Al + 3Fe₃O₄ \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) 4Al₂O₃ + 9Fe (1)

Ta có: 0,12:8 > 0,04:3 nên hiệu suất phản ứng tính theo Fe₃O₄.

Vậy hiệu suất phản ứng là:

\(H = \frac{{{n_{Fe3O4phanung}}}}{{{n_{Fe3O4bandau}}}}.100\% = \frac{{0,03}}{{0,04}}.100\% = 75\% \)

Đáp án cần chọn là: C

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