Hỗn hợp A gồm Al và FexOy. Nung m gam A (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp B. Nghiền nhỏ, trộn đều rồi chia B thành hai phần bằng nhau:
– Phần 1: cho tác dụng hoàn toàn với dung dịch NaOH dư, thấy có khí thoát ra đồng thời khối lượng chất rắn giảm 4,62 gam so với trước phản ứng.
– Phần 2: cho tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư thấy thoát ra 3,696 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Mặt khác, nếu trộn thêm 4 gam hỗn hợp D gồm MgO, CuO, Fe2O3 (biết O chiếm 28% về khối lượng trong D) vào phần 2 rồi tiếp tục thực hiện phản ứng nhiệt nhôm (trong điều kiện không có không khí), sau một thời gian thu được hỗn hợp E. Cho toàn bộ E phản ứng hết với dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư thấy có 0,52 mol H2SO4 đã phản ứng. Viết các phương trình hóa học xảy ra, tìm giá trị của m và công thức của oxit sắt trong A.
Đáp án:
\(F{e_3}{O_4}\)
\({m_A} = 2 \times (27 \times 0,1 + 16 \times 0,12 + 56 \times 0,09) = 19,32g\)
Giải thích các bước giải:
Phần 2 có thể tiếp tục nhiệt nhôm cùng D nên phải có Al dư. Vậy \(F{e_x}{O_y}\) đã bị khử hết.
Quy đổi mỗi phần thành Al a mol ,O b mol, Fe c mol
Phần 1 chỉ có Al và O phản ứng, nên khối lượng giảm 4,62 g chính là khối lượng của Al và O
\( \to 27a + 16b = 4,62\)
Phần 2, bảo toàn electron, ta có:
\(\begin{array}{l}
{n_{S{O_2}}} = 0,165mol\\
{S^{6 + }} + 2e \to {S^{4 + }}\\
3a + 3c = 2b + 0,165 \times 2
\end{array}\)
Trong D, ta có: \({n_O} = \dfrac{{4 \times 28}}{{100 \times 16}} = 0,07mol\)
D không còn tính khử nên E + \({H_2}S{O_4}\) đặc dư
Bảo toàn S \( \to {n_{S{O_4}^{2 – }}}trong muối = 0,52 – 0,165 = 0,355mol\)
Bảo toàn điện tích, ta có: \(3a + 3c + 0,07 \times 2 = 0,355 \times 2\)
Ta được:
\(\begin{array}{l}
\left\{ \begin{array}{l}
3a + 3c + 0,07 \times 2 = 0,355 \times 2\\
27a + 16b = 4,62\\
3a + 3c = 2b + 0,165 \times 2
\end{array} \right.\\
\to a = 0,1 \to b = 0,12 \to c = 0,09\\
\to \dfrac{{{n_{Fe}}}}{{{n_O}}} = \dfrac{{0,09}}{{0,12}} = \dfrac{3}{4} \to F{e_3}{O_4}\\
{m_A} = 2 \times (27 \times 0,1 + 16 \times 0,12 + 56 \times 0,09) = 19,32g
\end{array}\)