(3,0 ĐIỂM) CHO M GAM HỖN HỢP A GỒM AL VÀ FE X O Y . TIẾN HÀNH NHIỆT N...

Câu 4: (3,0 điểm)

Cho m gam hỗn hợp A gồm Al và Fe x O y . Tiến hành nhiệt nhôm hoàn toàn trong điều kiện

không có không khí thu được chất rắn B. Chia B thành 2 phần

- Phần 1 có khối lượng 14,49 gam. Hòa tan hoàn toàn phần 1 trong dung dịch HCl dư

thu được 4,032 lít khí H 2 .

- Phần 2 cho tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 0,336 lít H 2 và còn lại 2,52g

chất rắn không tan

Xác định công thức hóa của oxit sắt và tính giá trị m. Biết các phản ứng xảy ra hoàn

toàn và các khi được đo ở điều kiện tiêu chuẩn.

Hướng dẫn giải:

- Phản ứng nhiệt nhôm:

2y Al + 3 Fe x O y → y Al 2 O 3 + 3x Fe (4.1)

Do sản phẩm tan trong NaOH tạo khí H 2 → Al còn dư; Fe x O y hết

- Phản ứng hòa tan phần 1 trong HCl dư:

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2  (4.2)

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2  (4.3)

Al 2 O 3 + 6HCl → 2ACl 3 + 3H 2 O (4.4)

- Phản ứng hòa tan phần 2 trong NaOH dư:

2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2  (4.5)

Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O (4.6)

Fe + NaOH → không phản ứng

k m

Do 2 phần không bằng nhau nên gọi k là tỉ số: ^{phan 2}

= m

phan1

Gọi a, b lần lượt là số mol Al, Fe trong phần 1 → Số mol Al, Fe trong phần 2 là ka, kb

3a 4,032

= + = → 3a + 2b = 0,36 mol (4.I)

Theo (4.2), (4.3) ta có:

n b

H

2 22, 4

3ka 0,336

n = 2 = 22, 4 → ka = 0,01 mol (4.II)

Theo (4.5) ta có:

Theo đề ra, khối lượng chất rắn còn lại chính là Fe

Ta có: _Fe 2,52

n kb

= = 56 → kb = 0,045 mol (4.III)

Từ (4.II) và (4.III) ta có b = 4,5a, thay vào (4.I) ta có:

a = 0,03 mol; b = 0,135 mol → Thay vào (4.II) ta có 1

k = 3 .

Từ khối lượng phần 1 ta có: m Fe + m Al + m Al

O

= 14,49

→ m Al

O

= 6,12 → n Al

O

= 0,06 mol

n 3x 0,135 x 3

Fe

Theo (4.1) ta có:

n = y = 0,06 → = y 4

Al O

Vậy công thức hóa học của oxit sắt là Fe 3 O 4 .

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m = m A = m B = 14,49.(1 + k) = 19,32 gam