Bài tập khử không hoàn toàn Fe2O3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh là HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng
|
Câu 1: Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m gam Fe2O3 nung nóng. Sau một thời gian thu được 10,44 gam chất rắn X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 . Hòa tan hết X trong dung dịch HNO3 đặc, nóng thu được 4,368 lít NO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Tính m ? |
- Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng
$F{{\text{e}}_{2}}{{O}_{3}}\xrightarrow[{{t}^{0}}]{CO}\left\{ \begin{array} {} F\text{e}O,F{{e}_{3}}{{O}_{4}} \\ {} F{{e}_{2}}{{O}_{3}},Fe \\ \end{array} \right.\xrightarrow{HN{{O}_{3}}\ du}\left\{ \begin{array} {} N{{O}_{2}}\uparrow \\ {} Fe{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}} \\ \end{array} \right.$
Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO, chất nhận e là HNO3. Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe2O3. Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan x trong HNO3 đề tính tổng số mol Fe.
Theo đề ra ta có: ${{n}_{N{{O}_{2}}}}=0,195\ mol$
Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1).
Quá trình nhường và nhận e:
|
Chất khử Fe → Fe3+ + 3e |
Chất oxi hóa $O+2e\to {{O}^{2-}}$ ${{N}^{+5}}+1e\to \overset{+4}{\mathop{N}}\,{{O}_{2}}$ |
- Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x = 2y + 0,195 (2)
Từ (1) và (2) ta có hệ $\left\{ \begin{array} {} 56x+16y=10,44 \\ {} 3x-2y=0,195 \\ \end{array} \right.$
Giải hệ trên ta có x = 0,15 và y = 0,1275
Như vậy nFe = 0,15 mol nên ${{n}_{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,075\ mol$ → m = 12 gam.
Nhận xét:
Dĩ nhiên trong bài toán trên ta cũng có thể giải theo cách tính số mol O bị CO lấy theo phương trình:
$CO+\left[ {{O}^{2-}} \right]-2e\to C{{O}_{2}}$và ${{N}^{+5}}+1\text{e}\to \overset{+4}{\mathop{N{{O}_{2}}}}\,$
Sau đó dựa vào định luật bảo toàn khối lượng ta có: m = 10,44 + mO
