Dạng 3: Bài toán khử oxit kim loại bằng C và CO - Chuyên đề Hóa 11
A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa
PTPƯ:
M2On + nCO −tº→ 2M + nCO2↑
- Sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố C để giải toán kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng.
moxit KL + mCO = mKL + mCO2
→ nO (Oxit) = nCO = nCO2 và moxitKL = mKL + mO
Lưu ý: Đốt cháy Cacbon bởi oxi: Có 2 trường hợp:
TH1: Nếu thừa oxi: C + O2 → Hỗn hợp khí sau phản ứng gồm CO2 và O2 (dư).
TH2: Nếu thiếu oxi: C + O2 → Hỗn hợp khí sau phản ứng gồm CO2 và CO dư.
Ví dụ minh họa
Bài 1: Khử 16g hỗn hợp các oxit kim loại: FeO, Fe2O3, Fe3O4, CuO, PbO bằng khí CO ở nhiệt độ cao, khối lượng chất rắn thu được là 11,2 g. Tính thể tích khi CO đã tham gia phản ứng (đktc)
Bài giải:
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:
nCO2 = nCO = x mol
moxit + mCO = mCR + mCO2
16 + 28x = 11,2 + 44x ⇒ x=0,3
⇒ VCO = 6,72 lit
Bài 2: Dẫn một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe3O4 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. Tính tổng khối lượng 2 oxit trong hỗn hợp đầu.
Bài giải:
Ta có PTPƯ:
4CO + Fe3O4 → 4CO2↑ + 3Fe
CO + CuO → CO2↑ + Cu
CO2 + Ca (OH)2 → CaCO3↓ + H2O
nCO2 = nCaCO3 = 5/100 = 0,05 mol
Áp dụng định luật bảo toàn nguên tố C ta có: nCO = nCO2 = 0,05 mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: moxit kl + mCO = mkl + mCO2
⇒ moxit kl = 2,32 + 0,05.44 – 0,05,28 = 3,12 gam
Bài 3: Khử hoàn toàn 32,20 gam hỗn hợp gồm CuO, Fe2O3 và ZnO bằng CO ở nhiệt độ cao thu được 25,00 gam hỗn hợp X gồm 3 kim loại. Cho X tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO3 thì thu được V lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch chứa m gam muối (không chứa NH4NO3). Tính thể tích khí NO thoát ra và m gam muối thu được.
Bài giải:
Ta có: nCO = nCO2 = x mol
Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: moxit kl + mCO = mkl + mCO2
⇔ 32,2 + 28x = 25 + 44x
⇒ x = 0,45 mol
Trong quá trình phản ứng chỉ có sự thay đỏi số oxi hóa của C và N.
Phương trình cho nhận e: C+2 - 2e → C+4; N+5 + 3e → N+2
Áp dụng bảo toàn e cho toàn quá trình ta có: 0,45.2 = 3. nNO ⇒ nNO = 0,3 mol
Vậy thể tích khí NO thu được là V = 0,3.22,4 = 6,72 lít
nNO3- tạo muối = 3nNO = 0,3.3 = 0,9 mol
Khối lượng muối thu được là m = mkl + mNO3- = 25 + 0,9.62 = 80,8 gam.
B. Bài tập trắc nghiệm
- CO khử được các oxit kim loại đứng sau Zn trong dãy hoạt động hóa học.
Bài 1: Trong các phản ứng hoá học sau, phản ứng nào sai?
A. 3CO + Fe2O3 −tº→ 3CO2↑ + 2Fe
B. CO + Cl2 → COCl2
C. 3CO + Al2O3 −tº→ 2Al + 3CO2↑
D. 2CO + O2 −tº→ 2CO2↑
Đáp án: C
Bài 2: Nhóm gồm các khí đều cháy được (phản ứng với oxi) là:
A. CO, CO2. B. CO, H2. C. O2, CO2. D. Cl2, CO.
Đáp án: B
Bài 3: Khí B có tính chất: rất độc, không màu, ít tan trong nước, cháy trong không khí sinh ra chất khí làm đục nước vôi trong. Khí B là?
A. H2. B. CO. C. Cl2. D. CO2.
Đáp án: B
Bài 4: Dẫn luồng khí CO qua hổn hợp Al2O3, MgO, Fe2O3, CuO (nóng) sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn là?
A. Al2O3, MgO, Fe, Cu
B. Al, Fe, Cu, Mg
C. Al2O3, Mg, Fe, Cu
D. Al2O3, MgO, Fe3O4, Cu
Đáp án: A
Bài 5: Cho khí CO (dư) đi vào ống sứ nung nóng đựng hỗn hợp X gồm Al2O3, MgO, Fe3O4, CuO thu được chất rắn Y. Cho Y vào dung dịch NaOH (dư), khuấy kĩ, thấy còn lại phần không tan Z. Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần không tan Z gồm?
A. MgO, Fe, Cu. B. Mg, Fe, Cu.
C. MgO, Fe3O4, Cu. D. Mg, Al, Fe, Cu.
Đáp án: A
Bài 6: Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) gồm CO và H2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe3O4 nung nóng.. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,48 gam. Giá trị của V là?
A. 0,448. B. 0,672 C. 0,224. D. 0,560.
Đáp án: B
nCO + nH2 = nO = mcr giảm/16 = 0,03 mol ⇒ V = 0,03.22,4 = 0,672 lít
Bài 7: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 56 gam hỗn hợp X gồm CuO và MgO nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 49,6 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp X là?
A. 48 gam. B. 40 gam. C. 16 gam D. 32 gam.
Đáp án: C
nCuO = nO = ncr giảm = (56-49,6)/16 = 0,4 mol ⇒ mCuO = 0,4.64 = 16 gam
Bài 8: Khử hoàn toàn một oxit sắt X ở nhiệt độ cao cần vừa đủ V lít khí CO (ở đktc), sau phản ứng thu được 33,6 gam Fe và 17,92 lít khí CO2 (đktc). Công thức của X và giá trị V lần lượt là?
A. Fe3O4 và 17,92. B. Fe3O4 và 8,96
C. FeO và 8,96 D. Fe2O3 và 17,92.
Đáp án: A
nCO = nCO2 = 0,8 mol ⇒ V = 17,92 lít; Gọi CT của X là: Fe2On; nFe2On = nFe/2 = 33,6/2.56 = 0,3 mol; mFe2On = 33,6 + 44.0,8 – 28.0,8 = 46,4; MFe2On = 46,4/0,3 = 464/3 ⇒ 56.2 + 16n = 464/3 ⇒ n = 8/3. X là Fe3O4
Bài 9: 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 19 gam kết tủa. Giá trị của V là?
A.12,768 B. 2,128 C. 4,256 D. 8,512
Đáp án: C
nCO = nCO2 = nCaCO3 = 19/100 = 0,19 mol ⇒ V = 0,19.22,4 = 4,256 lít
Bài 10: Khử hoàn toàn m gam Fe2O3 bằng V lít khí CO (vừa đủ) thu được chất rắn C. Hòa tan hoàn toàn chất rắn C thu được bằng dung dịch axit HNO3 thu được 6,72 lít NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của V là?
A. 6,72 lít B. 8,96 lít C. 10,08 lít D. 11,2 lít
Đáp án: C
Bảo toàn e cho C, N ta có 2nCO = 3nNO ⇒ nCO = 0,3.3/2 = 0,45 ⇒ V = 10,08 lít