Câu 3: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế 23.2 g oxit sắt từ bằng cách dùng Oxi oxi hoá Sắt ở nhiệt độ cao. Sơ đồ phản ứng như sau
Fe + O2 Fe3O4
a. Tính khối lượng sắt tham gia phản ứng
b. Tính thể tích khí Oxi cần dùng.
c. Để có lượng oxi cho phản ứng trên cần phân hủy bao nhiêu mol KMnO4
Đáp án:
\({m_{Fe}} = 16,8{\text{ gam; }}{{\text{V}}_{{O_2}}} = 4,48{\text{ lít}}\)
\({{\text{m}}_{KMn{O_4}}} = 63,2{\text{ gam}}\)
Giải thích các bước giải:
Phản ứng xảy ra:
\(3Fe + 2{O_2}\xrightarrow{{{t^o}}}F{e_3}{O_4}\)
Ta có: \({n_{F{e_3}{O_4}}} = \frac{{23,2}}{{56.3 + 16.4}} = 0,1{\text{ mol}}\)
Ta có: \({n_{Fe}} = 3{n_{F{e_3}{O_4}}} = 0,3{\text{ mol}} \to {{\text{m}}_{Fe}} = 0,3.56 = 16,8{\text{ gam}}\)
\({n_{{O_2}}} = 2{n_{F{e_3}{O_4}}} = 0,2{\text{ mol}} \to {{\text{V}}_{{O_2}}} = 0,2.22,4 = 4,48\;{\text{lít}}\)
\(2KMn{O_4}\xrightarrow{{}}{K_2}Mn{O_4} + Mn{O_2} + {O_2}\)
\(\to {n_{KMn{O_4}}} = 2{n_{{O_2}}} = 0,4{\text{ mol}} \to {{\text{m}}_{KMn{O_4}}} = 0,4.(39 + 55 + 16.4) = 63,2{\text{ gam}}\)
$n_{Fe3O4}=23,2/232=0,1mol$
$a/$
$3Fe+2O2\overset{t^o}{\rightarrow}Fe3O4$
Theo pt:
$n_{Fe}=3.n_{Fe3O4}=0,1.3=0,3mol$
$⇒m_{Fe}=0,3.56=16,8g$
$b/$
Theo pt:
$n_{O2}=2.n_{Fe3O4}=2.0,1=0,2mol$
$⇒V_{O2}=0,2.22,4=4,48l$
$c/$
$2KMnO4\overset{t^o}{\rightarrow}K2MnO4+MnO2+O2$
$n_{KMnO4}=2.n_{O2}=2.0,2=0,4mol$
$⇒m_{KMnO4}=0,4.158=63,2g$