Hỗn hợp X gồm Al2O3, CuO, Fe2O3. Dẫn khí CO dư qua 42,2 gam X nung nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn

Câu hỏi số 444563:

Vận dụng cao

Hỗn hợp X gồm Al₂O₃, CuO, Fe₂O₃. Dẫn khí CO dư qua 42,2 gam X nung nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 34,2 gam chất rắn Y. Mặt khác, 0,2 mol hỗn hợp X trên tác dụng vừa đủ với 400 ml dung dịch H₂SO₄ 1M.

a) Viết phương trình hóa học các phản ứng xảy ra.

b) Tính thành phần phần trăm khối lượng mỗi chất trong X.

c) Trình bày phương pháp hóa học tách riêng 3 chất trong hỗn hợp X.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:444563

Phương pháp giải

Khí CO, H₂ khử được những oxit kim loại đứng sau Αl trong dãy hoạt động hóa học của kim loại (ở nhiệt độ cao).

Gọi số mol của Al₂O₃, CuO, Fe₂O₃ trong 42,2 gam X lần lượt là x, y và z (mol)

⟹ Số mol của Al₂O₃, CuO, Fe₂O₃ trong 0,2 mol X lần lượt là kx, ky và kz (mol) (Với k là hệ số tỉ lệ).

Lập hệ PT giải x, y, z dựa vào:

+ Tổng khối lượng các chất là 42,2 (g).

+ Chất rắn Y có khối lượng 34,2 (g).

+ Ở trường hợp 0,2 mol X + H₂SO₄: tìm cách rút gọn k để có phương trình 3 ẩn x, y, z.

- Tách Al₂O₃ ra khỏi hỗn hợp bằng dung dịch NaOH dư, điều chế lại Al₂O₃ từ dung dịch NaAlO₂.

- Chuyển hỗn hợp CuO, Fe₂O₃ về thành Cu, Fe rồi cho tác dụng với dung dịch HCl, tách riêng được Cu và dung dịch FeCl₂.

- Điều chế CuO từ Cu, Fe₂O₃ từ dung dịch FeCl₂.

Giải chi tiết

CuO + CO \(\xrightarrow[{}]{{{t^o}}}\) Cu + CO₂

Fe₂O₃ + 3CO \(\xrightarrow[{}]{{{t^o}}}\) 2Fe + 3CO₂

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ ⟶ Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

CuO + H₂SO₄ ⟶ CuSO₄ + H₂O

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ ⟶ Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

* Gọi số mol của Al₂O₃, CuO, Fe₂O₃ trong 42,2 gam X lần lượt là x, y và z (mol)

⟹ m_X = 102x + 80y + 160z = 42,2 (1)

- Khi 42,2 g X + CO:

CuO + CO \(\xrightarrow[{}]{{{t^o}}}\) Cu + CO₂

Fe₂O₃ + 3CO \(\xrightarrow[{}]{{{t^o}}}\) 2Fe + 3CO₂

⟹ Chất rắn Y gồm \(\left\{ \begin{array}{l}A{l_2}{O_3} & :x\\Cu & :y\\Fe & :2z\end{array} \right.(mol)\)

⟹ m_Y = 102x + 64y + 112z = 34,2 (2)

* Số mol của Al₂O₃, CuO, Fe₂O₃ trong 0,2 mol X lần lượt là kx, ky và kz (mol) (Với k là hệ số tỉ lệ).

⟹ kx + ky + kz = 0,2 ⟹ k(x + y + z) = 0,2 (3)

Al₂O₃ + 3H₂SO₄ ⟶ Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

CuO + H₂SO₄ ⟶ CuSO₄ + H₂O

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ ⟶ Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O

Theo PTHH ⟹ n_H2SO4 = 3n_Al2O3 + n_CuO + 3n_Fe2O3 = 0,4

⟹ 3kx + ky + 3kz = 0,4 ⟹ k(3x + y + 3z) = 0,4 (4)

* Chia vế với vế (3) cho (4) ⟹ \(\dfrac{{kx{\rm{ }} + {\rm{ }}ky{\rm{ }} + {\rm{ }}kz}}{{3kx{\rm{ }} + {\rm{ }}ky{\rm{ }} + {\rm{ }}3kz}} = \dfrac{{0,2}}{{0,4}}\) ⟹ x – y + z = 0 (5)

Từ (1)(2)(5) ⟹ x = 0,1; y = 0,2; z = 0,1.

%m_Al2O3 = \(\dfrac{{0,1.102}}{{42,2}}.100\% \) ≈ 24,17 %.

%m_CuO = \(\dfrac{{0,2.80}}{{42,2}}.100\% \) ≈ 37,91 %.

%m_Fe2O3 = 100% - 24,17% - 37,91% = 37,92%.

\(\left\{ \begin{array}{l}A{l_2}{O_3}\\CuO\\F{e_2}{O_3}\end{array} \right. + NaOH \to \left| \begin{array}{l}NaAl{O_2} \to Al{(OH)_3} \to A{l_2}{O_3}\\\left\{ \begin{array}{l}CuO\\F{e_2}{O_3}\end{array} \right. + CO \to \left\{ \begin{array}{l}Fe\\Cu\end{array} \right. + HCl\left| \begin{array}{l}FeC{l_2} \to Fe{(OH)_2} \to F{e_2}{O_3}\\Cu \to CuO\end{array} \right.\end{array} \right.\)

- Cho hỗn hợp X tác dụng với dung dịch NaOH dư:

+ Al₂O₃ bị hòa tan, tách Fe₂O₃ và CuO không phản ứng ở dạng rắn.

PTHH: Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

+ Sục CO₂ dư vào phần dung dịch sau phản ứng thu được kết tủa trắng keo là Αl(OH)₃.

PTHH: NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → Αl(OH)₃ ↓ + NaHCO₃

+ Lọc kết tủa Αl(OH)₃ đem nung đến khối lượng không đổi thu được Al₂O₃.

PTHH: 2Αl(OH)₃ \(\xrightarrow[{}]{{{t^o}}}\) Al₂O₃ + 3H₂O

- Nung nóng hỗn hợp rắn Fe₂O₃ và CuO, dẫn luồng khí CO dư đi qua, thu được chất rắn gồm Fe, Cu.

PTHH: CuO + CO \(\xrightarrow[{}]{{{t^o}}}\) Cu + CO₂

Fe₂O₃ + 3CO \(\xrightarrow[{}]{{{t^o}}}\) 2Fe + 3CO₂

- Hòa tan hỗn hợp rắn Fe, Cu bằng dung dịch HCl dư. Fe bị hòa tan, tách riêng Cu rắn không phản ứng.

PTHH: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

- Đốt Cu trong không khí dư (hoặc khí O₂ dư) thu được CuO.

PTHH: 2Cu + O₂ \(\xrightarrow[{}]{{{t^o}}}\) 2CuO

- Cho dung dịch FeCl₂ thu được tác dụng với NaOH dư thu được kết tủa. Lọc kết tủa đem nung trong không khí tới khối lượng không đổi thu được Fe₂O₃

PTHH: FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂ ↓ + 2NaCl

4Fe(OH)₂ + O₂ \(\xrightarrow[{}]{{{t^o}}}\) 2Fe₂O₃ + 4H₂O

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