Dùng V lít khí CO khử hoàn toàn 4 gam một oxit kim loại, phản ứng kết thúc thu được kim loại và hỗn hợp khí X

Nguyễn Trang Ngày: 10-01-2024 Tổng hợp kiến thức

194

Top 1000 câu hỏi thường gặp môn Hóa Học có đáp án (phần 19) hay nhất được biên soạn và chọn lọc giúp bạn ôn luyện và đạt kết quả cao trong bài thi môn Hóa Học.

Dùng V lít khí CO khử hoàn toàn 4 gam một oxit kim loại, phản ứng kết thúc thu được kim loại và hỗn hợp khí X

Câu 12: Dùng V lít khí CO khử hoàn toàn 4 gam một oxit kim loại, phản ứng kết thúc thu được kim loại và hỗn hợp khí X. Tỷ khối của X so với H2 là 19. Cho X hấp thụ hoàn toàn vào 2,5 lít dung dịch Ca(OH)2 0,025M người ta thu được 5 gam kết tủa.
a. Xác định kim loại và công thức hoá học của oxit đó.

b. Tính giá trị của V và thể tích của SO₂ (đktc) tạo ra khi cho lượng kim loại thu được ở trên tan hết vào dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng dư.

Lời giải

- Gọi CTHH của oxit kim loại là M₂O_n (n∈N*)

Phản ứng khi dùng khí CO khử oxit kim loại:

M₂O_n + nCO $\overset{t^{°}}{\to}$ 2M + nCO₂ (1)

Hỗn hợp khí X gồm: CO dư, CO₂.

$d_{X / H_{2}} = 19 \to M_{X} = 19.2 = 38 (g / m o l)$

Áp dụng sơ đồ đường chéo, ta có:

$\frac{n_{C O d u}}{n_{C O_{2}}} = \frac{6}{10} = 0, 6 \Rightarrow n_{C O d u} = 0, 6 n_{C O_{2}}$

- Khi hấp thụ hỗn hợp khí X (gồm CO, CO₂) vào dung dịch chứa Ca(OH)₂ thì có thể xảy ra các phản ứng:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃ + H₂O (2)

CO₂ + CaCO₃ + H₂O → Ca(HCO₃)₂ (3)

$n_{C a {(O H)}_{2}}$ = 2,5.0,025 = 0,0625 (mol)

$n_{C a C O_{3}} = \frac{5}{100} = 0, 05 (m o l)$

⇒ $n_{C a C O_{3}} < n_{C a {(O H)}_{2}}$ nên xét 2 trường hợp:

+ TH1: Ca(OH)₂ dư, xảy ra phản ứng (2).

Khi đó, $n_{C O_{2}} = n_{C a C O_{3}} = 0, 05 (m o l)$

n_CO dư = 0,6.0,05 = 0,03 (mol)

Theo (1), $n_{M_{2} O_{n}} = \frac{1}{n} n_{C O_{2}} = \frac{0, 05}{n} (m o l)$

$M_{M_{2} O_{n}} = 2 M_{M} + 16 n = \frac{4}{\frac{0, 05}{n}} = 80 n (g / m o l)$

→ M_M = 32n

Với n = 2, M_M = 64 (g/mol) thì M: Cu (thỏa mãn).

Khi đó CTHH của oxit là CuO.

+ TH2: CO₂ dư hòa tan 1 phần kết tủa, xảy ra phản ứng (2) hoàn toàn và 1 phần (3).

Theo (2),

$n_{C a {(O H)}_{2}} = n_{C a C O_{3}} = 0, 0625 (m o l) n_{C a C O_{3} (3)} = 0, 0625 - 0, 05 = 0, 0125 (m o l) \sum n_{C O_{2}} = n_{C a {(O H)}_{2}} + n_{C a C O_{3} (3)}$

$= 0, 0625 + 0, 0125 = 0, 075 (m o l)$

n_CO dư = 0,6.0,075 = 0,045 (mol)

Theo (1), $n_{M_{2} O_{n}} = \frac{1}{n} n_{C O_{2}} = \frac{0, 075}{n} (m o l)$

$M_{M_{2} O_{n}} = 2 M_{M} + 16 n =$ $\frac{4}{\frac{0, 075}{n}} = \frac{160}{3} n (g / m o l)$ → M_M = $\frac{56}{3} n$ (g/mol)

Với n = 3, M_M = 56 (g/mol) thì M: Fe (thỏa mãn).

Khi đó CTHH của oxit là Fe₂O₃.

b, Phản ứng khử oxit kim loại bởi CO:

M₂O_n + nCO $\overset{t^{°}}{\to}$ 2M + nCO₂

Do đó n_CO pứ = $n_{C O_{2}}$

+ Với trường hợp oxit kim loại phản ứng là CuO, $n_{C O_{2}}$ =0,05 (mol)

thì n_CO pứ = 0,05 (mol)

n_CO bđ = 0,05 + 0,03 = 0,08 (mol)