Chuyên đề Hóa học 12: Khử oxit kim loại bằng (C, CO, H2)

Nội dung text: Chuyên đề Hóa học 12: Khử oxit kim loại bằng (C, CO, H2)

1. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com BÀI TOÁN KHỬ OXIT KIM LOẠI BẰNG (C,CO,H2) Con đường tư duy: Xem như các chất khử: C,CO,H2 ,Al cướp O trong oxit. Với bài toán dạng này cần chú ý: (1) Vận dụng triệt để ĐL BTNT có thể kết hợp với các ĐLBT khác. (2) H2 và CO chỉ khử các oxit của kim loại sau Al2O3 (không khử được Al2O3). 0 (3) Với C ở nhiệt độ 2000 C sẽ xảy ra : 2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO HƯỚNG DẪN VẬN DỤNG Câu 1. Nung nóng m gam C với hỗn hợp X gồm (MgO, CuO, Fe 2O3) trong bình kín, sau phản ứng hoàn toàn thấy khối lượng rắn giảm 7,2 gam và thu được V lít khí Y. Sục Y vào dung dịch Ca(OH)2 dư xuất hiện 10 gam kết tủa. Giá trị m là: A.1,8 B. ,4 C. ,6 D. ,8 Dễ thấy khối lượng giảm chính là C và O bị cướp trong X. Ta có: BTKL BTNT.C CO : a mol  28a 44b 7,2 a 0,1mol C  CO : b mol b n 0,1 b 0,1mol 2  m 12.0,2 2,4 → Chọn B Câu 2. Dẫn một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe 3O4 và CuO nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 2,32 gam hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra khỏi bình được dẫn qua dung dịch nước vôi trong dư thu được 5 gam kết tủa. Tổng số gam 2 oxit ban đầu là: A. 6,24. B. 5,32. C. 4,56. D. 3,12. n 0,05 BTNT ntrong oxit n n 0,05mol Ta có :  O CO2  BTKL m m(KL;O) 2,32 0,05.16 3,12g Câu 3. Dẫn một luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp CuO, Fe 2O3, Fe3O4 và Al2O3 rồi cho khí thoát ra hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong dư thu được 15 gam kết tủa. Chất rắn còn lại trong ống sứ có khối lượng 215,0 gam. Giá trị của m là: A. 217,4. B. 219,8. C. 230,0. D. 249,0. SƯU TẦM Page 1
2. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com n 0,15 BTNT n n n 0,15mol Ta có :  O CO2  BTKL m m(KL;O) 215 0,15.16 217,4g Câu 4. Cho 4,48 lít khí CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Công thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO2 trong hỗn hợp khí sau phản ứng. A. Fe2O3; 65%.B. Fe 3O4; 75%.C. FeO; 75%. D. Fe 2O3; 75%. BTNT CO2 : a mol 44a 28(0,2 a) 0,2 mol CO  40 a 0,15mol CO : 0,2 a 0,2 8 0,15.16 ntrong oxit 0,15mol BTKL n 0,1mol Fe O O Fe 56 2 3 Câu 5. (B-2009) Nung nóng m gam Al và Fe3O4 trong điều kiện không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn X. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được dung dịch Y, chất rắn Z và 3,36 lít H2 (đktc). Sục khí CO2 dư vào dung dịch Y thu được 39 gam kết tủa. Giá trị của m là: A. 48,3B. 57,0 C. 45,6D. 36,7 X NaOH có khí H2 chứng tỏ Al dư. Có ngay: n 0,15mol BTE ndu 0,1mol H2 Al 0,5 0,1 n n 0,5mol BTNT.Al n 0,2 mol  Al(OH)3 Al2O3 2 BTNT.O  n 0,15mol BTKL Fe3O4  m 0,5.27 0,15.232 48,3g Câu 6. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và Cr 2O3 trong điều kiện không có không khí. Sau một thời gian thu được 21,95 gam hỗn hợp X. Chia X thành hai phần bằng nhau. Cho phần 1 vào lượng dư dung dịch HCl loãng nóng, thu được 3,36 lít H2 (đktc). Hòa tan phần 2 vào lượng dư dung dịch NaOH đặc nóng, thu được 1,68 lít H2 (đktc). Biết các phản ứng của phần 1 và phần 2 đều xảy ra hoàn toàn. Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là: A. 30,0% B. 60,0%. C. 75,0%. D. 37,5%. Chú ý: Cr không tác dụng với NaOH các bạn nhé ! SƯU TẦM Page 2
3. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com Al : a mol P2 : 3a 0,075.2 a 0,05mol 21,95 Cr : b mol BTE 10,975  P : 3a 2b 0,15.2 b 0,075mol 2 Al O : cmol 1 2 3 c 0,0375 d 0,0125mol Cr2O3 : d mol BT(NT KL) Al : 0,125mol 0,05 0,0125  10,975 H 75% Cr2O3 : 0,05mol 0,05 BÀI TẬP RÈN LUYỆN Câu 1.Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH) 2 thì tạo thành 4 gam kết tủa. Giá trị của V là: A. 0,896.B. 1,120.C. 0,224.D. 0,448. Câu 2.Thổi hỗn hợp khí CO và H2 qua m gam hỗn hợp X gồm Fe2O3 ,CuO và Fe3O4 có tỉ lệ mol 1:2:3.Sau phản ứng thu được 142,8 gam chất rắn Y . Hòa tan Y trong dd HNO3 loãng dư thu được 0,55 mol khí NO (spkdn) và dung dịch Z.Cô cạn Z thu được Phong gam chất rắn khan.Giá trị của Phong gần nhất với : A.511B.412 C. 455 D.600 Câu 3. Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al 2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là: A. 0,8 gam.B. 8,3 gam.C. 4,0 gam.D. 2,0 gam. Câu 4. Hoà tan hoàn toàn 20,0 gam một oxit kim loại bằng dung dịch H 2SO4 loãng thu được 50,0 gam muối. Khử hoàn toàn lượng oxit đó thành kim loại ở nhiệt độ cao cần V lít khí CO (đktc). Giá trị của V là: A. 2,80. B. 5,60. C. 6,72. D. 8,40. Câu 5. Chia 47,2 gam hỗn hợp gồm CuO, Fe 2O3 và Fe3O4 thành 2 phần bằng nhau. Phần 1 khử hoàn toàn bằng CO dư ở nhiệt độ cao thu được 17,2 gam 2 kim loại. Phần 2 cho tác dụng vừa đủ với dung dịch H2SO4 loãng, thu được m gam muối. Giá trị của m là: A. 124,0. B. 49,2. C. 55,6. D. 62,0. SƯU TẦM Page 3
4. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com Câu 6. Cho H2 dư qua 8,14 gam hỗn hợp A gồm CuO, Al 2O3 và FexOy nung nóng. Sau khi phản ứng xong, thu được 1,44g H2O và a gam chất rắn. Giá trị của a là A. 6,70. B. 6,86. C. 6,78. D. 6,80. Câu 7. Khử m gam hỗn hợp X (chứa Fe 3O4 và Fe2O3 có số mol bằng nhau) bằng CO trong một thời gian thu được 25,6 gam hỗn hợp chất rắn Y. Cho ½ hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch HNO 3 dư thì thu được sản phẩm khử chỉ gồm 2 khí NO và NO 2, có thể tích là 4,48 lít (ở đktc) và có tỉ khối so với H2 bằng 19. Giá trị của m là: A. 15,68. B. 28,22. C. 31,36. D. 37,12. Câu 8. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm 50,85 gam hỗn hợp X chứa Al, CuO, Fe3O4 có số mol bằng nhau trong điều kiện không có không khí, sau một thời gian thu được hỗn hợp X. Cho X tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc nóng, dư thu được V lít khí SO 2 (ở đktc, sản phẩm khử duy nhất). Giá trị của V là: A. 3,36. B. 2,24. C. 6,72. D. 1,12. Câu 9. Nung m gam hỗn hợp(Al,Fe xOy) trong điều kiện không có không khí đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp X. Chia X làm 2 phần: Phần 1: Có khối lượng bằng 40,2g. Cho phần 1 tác dụng với một lượng dư dd H2SO4 đặc nóng thu được 20,16 lít SO2(sản phẩm khử duy nhất). Phần 2: Cho tác dụng hết với dd NaOH dư,sau phản ứng thu được 3,36lit H 2(đktc) và còn lại 5,6g chất rắn không tan. Công thức oxit và giá trị của m là: A. Fe3O4 và 26,9gB. Fe 2O3 và 28,8g C. Fe2O3 và 26,86gD. Fe 2O3 và 53,6g Câu 10. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm bột Al và FexOy trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp Y. Nghiền nhỏ, trộn đều hỗn hợp Y rồi chia thành 2 phần: Phần 1: có khối lượng 14,49 gam được hòa tan hết trong dung dịch HNO 3 loãng, dư, đun nóng thu được dung dịch Z và 0,165 mol NO (sản phẩm khử duy nhất). Phần 2: đem tác dụng với dung dịch NaOH dư đun nóng thu được 0,015 mol khí H2 và còn lại 2,52 gam chất rắn. Công thức của oxit sắt và giá trị của m lần lượt là: A. Fe3O4 và 28,98. B. Fe2O3 và 28,98. SƯU TẦM Page 4
5. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com C. Fe3O4 và 19,32. D. FeO và 19,32. Câu 11. Trộn 0,25 mol bột Al với 0,15 mol bột Fe2O3 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí (giả sử chỉ có phản ứng khử Fe2O3 về Fe), thu được hỗn hợp rắn X. Cho toàn bộ X tác dụng với dung dịch NaOH (dư), thu được 0,15 mol H2 và còn lại m gam chất rắn không tan. Hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm và giá trị của m lần lượt là: A. 60% và 20,40. B. 50% và 30,75. C. 50% và 40,80. D. 60% và 30,75. Câu 12. Trộn đều 6,102 gam hỗn hợp Al, Fe3O4 và CuO (các chất có cùng số mol) rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm thu được hỗn hợp X. Cho X tác dụng với dung dịch HNO3 dư được V ml (ở đktc) hỗn hợp khí NO 2 và NO theo tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 1. Giá trị của V là: A. 806,4. B. 604,8. C. 403,2. D. 645,12. Câu 13. Nung nóng hỗn hợp gồm bột Al và bột Fe 3O4 trong môi trường không có không khí (xảy ra phản ứng nhiệt nhôm, hiệu suất 100%). Các chất sau phản ứng cho tác dụng với dung dịch NaOH (dư), thu được 6,72 lít khí H 2(đktc), cũng lượng chất này nếu tác dụng với dung dịch H 2SO4 loãng (dư) thu được 26,88 lít khí H 2 (đktc). Khối lượng bột Al và Fe3O4trong hỗn hợp đầu lần lượt là A. 27 gam và 34,8 gam. B. 27 gam và 69,6 gam. C. 54 gam và 69,6 gam. D. 54 gam và 34,8 gam. Câu14. Một oxit kim loại bị khử hoàn toàn cần 1,792 lit khí CO (đktc) thu được m gam kim loại R. Hòa tan hết m gam R bằng dung dịch HNO3 đặc nóng thu được 4,032 lit khí NO2 duy nhất (đktc). CTPT của oxit là: A.Cr2O3. B.CrO. C.Fe 3O4. D.FeO. Câu 15. Cho V lít hỗn hợp khí (đktc) gồm CO và H 2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe 3O4 nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam. Giá trị của V là: A.0,224.B.0,112.C.0,448.D.0,560. SƯU TẦM Page 5
6. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com Câu 16. Có một loại oxit sắt dùng để luyện gang. Nếu khử oxit sắt này bằng Cacbon oxit ở nhiệt độ cao, người ta thu được 0,84 gam Sắt và 0,448 lít khí CO 2 (đktc). Công thức hoá học của loại oxit sắt nói trên là: A. Fe3O4 B. Fe2O4 C. FeO D. Fe2O3 Câu 17. Cho luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe 2O3 ở nhiệt độ cao một thời gian, người ta thu được 6,72 gam hỗn hợp gồm 4 chất rắn khác nhau. Đem hoà tan hoàn toàn hỗn hợp rắn này vào dung dịch HNO3 dư tạo thành 0,448 lít khí NO (đktc). Giá trị m là: A. 8,2 B. 8 C. 7,2 D. 6,8 Câu 18. Trộn 0,54 gam bột Al với hỗn hợp bột Fe 2O3 và CuO rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp rắn X. Hoà tan X trong dung dịch HNO 3 thu được 0,896 lít (đktc) hỗn hợp khí Y gồm NO2 và NO. Tỉ khối của X so với H2 là: A. 20 B. 22 C. 23 D. 21 Câu 19. Cho 31,9 gam hỗn hợp Al 2O3, ZnO, FeO, CaO tác dụng hết với CO dư, đun nóng đến phản ứng hoàn toàn thu được 28,7 gam hỗn hợp X. Cho X tác dụng với dung dịch HCl dư thu được V lít khí H2 (đktc). V có giá trị là: A. 5,6 lít B. 11,2 lít C. 6,72 lít D. 4,48 lít Câu 20. Đốt nóng một hỗn hợp gồm Al và 16 gam Fe 2O3 (trong điều kiện không có không khí) đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được hỗn hợp chất rắn X. Cho X tác dụng vừa đủ với V ml dung dịch NaOH 1M sinh ra 3,36 lít H 2 (đktc) . Giá trị của V là: A. 100B. 300C. 200D. 150 Câu 21. Nung hỗn hợp bột gồm Al và Fe 2O3 trong bình kín một thời gian thu được hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 và Al. Hòa tan hết X bằng dung dịch HNO3 dư thu được 1,344 lit (đktc) khí NO là sản phẩm khử duy nhất). Khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là: A. 3,24 gam. B. 0,81 gam. C. 0,27 gam. D. 1,62 gam. SƯU TẦM Page 6
7. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com Câu 22. Khử 32 gam Fe 2O3 bằng CO ở nhiệt độ cao, thu được hỗn hợp chất rắn X. Cho toàn bộ X tác dụng với dung dịch HNO 3 loãng (dư), thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch chứa m gam muối. Giá trị của m là: A. 72,6 B. 74,2 C. 96,8 D. 48,4 ĐÁP ÁN CHI TIẾT Câu 1. Chọn đáp án A n 0,04 mol BTNT n 0,04 mol V 0,896 lit  CO2 Câu 2. Chọn đáp án D Chú ý: Dù là CO hay H2 mỗi phân tử cũng cướp được 1 nguyên tử O. Do đó: Fe2O3 : a BTKL Bi khu m mY 1016a 142,8 Ta có : m CuO : 2a  nO 16 16 Fe3O4 : 3a 1016a 142,8 BTE 3a.1 .2 0,55.3 a 0,15 16 BTNT(Cu Fe) Fe(NO3 )3 :1,65  Cu(NO3 )2 : 0,3 BTKL Phong 455,7 (gam) →Chọn C Câu 3. Chọn đáp án C Chú ý: CO chỉ cướp được O trong CuO. Do đó có ngay : 9,1 8,3 BTKL ntrong CuO 0,05mol m 0,05.80 4g O 16 CuO Câu 4. Chọn đáp án D Dễ thấy: trong oxit 20 mKL 16a nO n 2 a(mol) a 0,375mol V 8,4 lit SO4 50 mKL 96a Câu 5. Chọn đáp án C 47,2 17,2 gam KL 23,6 2 6,4 gam O nO n 2 0,4 mol SO4 BTKL m 17,2 0,4.96 55,6g SƯU TẦM Page 7
8. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com Câu 6. Chọn đáp án B n 0,08mol ntrong oxit bi cuop 0,08mol H2O O BTKL a 8,14 0,08.16 6,86 Câu 7. Chọn đáp án C Fe : a mol BTKL 25,6  56a 16b 25,6 O : b mol NO : 0,1mol NO : 0,2 mol BTE 0,5Y 0,2 Y  3a 2b 0,2.3 0,2 NO2 : 0,1mol NO2 : 0,2 mol a 0,4mol b 0,2mol Fe3O4 : x mol BTNT.Fe X :  3x 2x a 0,4 x 0,08mol Fe2O3 : x mol m 0,08(232 160) 31,36g Câu 8. Chọn đáp án C Al : 0,15mol Al : 0,15mol BTNT Cu : 0,15mol 50,85 CuO : 0,15mol  Fe : 0,45mol Fe3O4 : 0,15mol O : 0,75mol BTE 0,15.3 0,15.2 0,45.3 2n 0,75.2 n 0,3mol SO2 SO2 Câu 9. Chọn đáp án D Al : a mol 56 27 a 102b 40,2 a 0,3mol 1 P2 Fe : a mol mP2 mP1 6a 1,8 b 0,15mol 3 Al2O 3:b mol → m = 40,2 + 40,3/3 = 53,6 g Câu 10. Chọn đáp án C Fe : 0,045mol nAl a mol Với phần 2: P2 nFe 4,5nAl P1 Al : 0,01mol nFe 4,5a mol BTE 3a 4,5a.3 0,165.3 a 0,03mol 14,49 m 14,49 19,32g 3 Với phần 1: Fe : 0,135mol 14,49 mFe mAl nAl O 0,06mol Al : 0,03mol 2 3 102 SƯU TẦM Page 8
9. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com nFe 0,135 3 Fe3O4 nO 0,06.3 4 Đây là bài toán tương đối hay.Nhiều bạn hay lúng túng ở chỗ chia phần (vì các phần không bằng nhau).Các bạn chú ý: Từ một hỗn hợp ban đầu ta đem chia thành bao nhiêu phần thì tỷ lệ các chất trong mỗi phần vẫn không thay đổi. Câu 11. Chọn đáp án A Dễ thấy ta phải tính hiệu suất theo Al vì số mol nguyên tố Fe = 0,3 > 0,25 (số mol Al) BTNT.Al Al O : 0,075mol 2 3 0,15.2 Al : 0,1mol n 0,15mol BTE ndu 0,1mol X H2 Al 3 Fe : 0,15mol BTNT.Fe  Fe2O3 : 0,075mol 0,15 H 60% 0,25 m m(Fe;Fe2O3 ) 0,15.56 0,075.160 20,4g Câu 12. Chọn đáp án A Tư duy: Áp dụng BTE cho cả quá trình. Al : 0,018mol BTE Ta có: 6,102 Fe3O4 : 0,018mol  ne 0,018(3 1) 0,072 mol CuO : 0,018mol NO2 : a mol ne a 3a 0,072 a 0,018mol NO : a mol V 2.a.22,4 0,8064 lit Câu 13. Chọn đáp án B Hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với NaOH có khí H2 nên Al dư 0,3.2 Al : a mol NaOH a 0,2 mol 3 H2 Chất rắn sau phản ứng: Fe : b mol  3a 2b 1,2.2 b 0,9 mol Al O 2 3 BTNT.Fe  Fe3O4 : 0,3mol Al :1mol BTNT.Oxi Fe O : 0,3mol  Al2O3 : 0,4 mol 3 4 SƯU TẦM Page 9
10. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com Câu14. Chọn đáp án C BTNT  nCO nO 0,08 0,18 Vì kim loại hóa trị 3 : Có ngay n 0,18 n 0,06 mol NO2 KL 3 n 0,06 3 Khi đó có ngay : KL nO 0,08 4 Câu 15. Chọn đáp án C Nhận xét: Bản chất của CO và H 2 giống nhau là đều đi cướp O từ các oxit và số mol hỗn hợp khí luôn không đổi vì: CO O CO2 ; H2 O H2O 0,32 Do đó: BTNT.Oxi V n .22,4 .22,4 0,448lit O 16 Câu 16. Chọn đáp án A Fe : 0,015mol oxit Ta có:  Fe : O 0,015: 0,02 3: 4 CO2 : 0,02mol Câu 17. Chọn đáp án C Fe : a mol BTKL 56a 16b 6,72 a 0,09mol Ta có: 6,72 BTE O : b mol  3a 2b 0,02.3 b 0,105mol 0,09 BTNT.Fe n 0,045mol m 7,2g Fe2O3 2 Câu 18. Chọn đáp án D Để ý cả quá trình chỉ có Al thay đổi số oxi hóa còn sắt và đồng không thay đổi số oxi hóa. NO2 : a mol a b 0,04 Ta có: nAl 0,02; 0,04 BTE NO : b mol  0,02.3 a 3b 0,03.46 0,01.30 a 0,03mol M 0,04 X 21 b 0,01mol H2 2 Câu 19. Chọn đáp án D Để ý: Khi cho CO qua oxit thì nó cướp oxi của oxit (trừ vài oxit). Do đó n nbi CO cuop H2 O SƯU TẦM Page 10
11. Hóa Học Mỗi Ngày – www.hoahocmoingay.com 31,9 28,7 nbi CO cuop 0,2 mol V 0,2.22,4 4,48(lit) O 16 H2 Câu 20. Chọn đáp án B Vì X tác dụng NaOH có khí H2 nên Al dư. Al BTE trong X 0,15.2  nAl 0,1mol X gồm Al2O3 3 BTNT ntrong X 0,1mol Fe Al2O3 BTNT.Na n n 0,3mol NaAlO2  Al Câu 21. Chọn đáp án D Đề bài có lỗi chút (hỗn hợp X đúng ra phải có Al 2O3).Tuy nhiên ý tưởng của bài toán là BTE cho cả quá trình (xem như chỉ có Al thay đổi số oxi hóa). BTE Ta có:  nAl nNO 0,06 m 1,62 Câu 22. Chọn đáp án C BTNT.Fe  nFe O 0,2 nFe NO 0,4mol m 96,8g 2 3 3 3 SƯU TẦM Page 11