Google
Câu hỏi: Nung nóng a gam ( $a>12$ ) hỗn hợp gồm Al và một oxit sắt, thu được hỗn hợp chất rắn E. Cho E tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu được dung dịch X, chất rắn Y và 0,84 lít H2 (đktc). Sục khí CO2 đến dư vào dung dịch X rồi lọc kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thu được 6,375 gam chất rắn. Dùng dung dịch H2SO4 đặc, nóng để hòa tan hết chất rắn Y, thu được dung dịch chỉ chứa một muối sắt duy nhất và 3,36 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất ở đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Công thức của oxit sắt và giá trị của a lần lượt là:
A. Fe2O3 và 15,25.
B. Fe3O4 và 14,175.
C. FeO và 14,175.
D. Fe2O3 và 11,375.
A. Fe2O3 và 15,25.
B. Fe3O4 và 14,175.
C. FeO và 14,175.
D. Fe2O3 và 11,375.
Phân tích:
- E tác dụng NaOH dư, thu được H2 $\Rightarrow $ E có Al dư, chất rắn Y chỉ có Fe
- Dung dịch X chứa NaAlO2 và NaOH dư $\Rightarrow $ 6,375 gam chất rắn là khối lượng Al2O3
- Chú ý từ khóa "hòa tan hết chất rắn Y" thì có thể tạo ra muối Fe(II) hoặc muối Fe(III)
$\Rightarrow $ khi giải phải chia 2 trường hợp. Trường hợp nào thỏa mãn điều kiện a > 12 thì chọn
- Để tìm công thức oxit ta lập tỉ lệ $\dfrac{{{n}_{Fe}}}{{{n}_{O}}}$, trong đó
+ ${{n}_{Fe}}$ tính được từ phản ứng với H2SO4 đặc nóng
+ ${{n}_{O}}$ trong oxit sắt $={{n}_{O}}$ trong Al2O3
- Nếu không để ý điều kiện a > 12 thì chọn phương án sai là D
Hướng dẫn giải:
$Al+F{{e}_{x}}{{O}_{y}}\to E\left\{ \begin{aligned}
& A{{l}_{2}}{{O}_{3}} \\
& Fe \\
& A{{l}_{du}} \\
\end{aligned} \right.\xrightarrow{NaOH}\left\langle \begin{aligned}
& \underbrace{{{H}_{2}}}_{0,0375 mol} \\
& \underbrace{Fe}_{Y}\xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}\left[ \begin{aligned}
& F{{e}^{2+}} \\
& F{{e}^{3+}} \\
\end{aligned} \right.+S{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O \\
& \text{dd} X\left\{ \begin{aligned}
& NaO{{H}_{du}} \\
& \text{NaAl}{{\text{O}}_{2}} \\
\end{aligned} \right.\xrightarrow{C{{O}_{2}}}Al{{\left( OH \right)}_{3}}\xrightarrow{t{}^\circ }\underbrace{A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}_{0,0625} \\
\end{aligned} \right.$
- $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{Al\text{ du}}}=\dfrac{2}{3}{{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{2}{3}.\dfrac{0,84}{22,4}=0,025 mol \\
& {{n}_{\text{Al ban dau}}}=2{{n}_{A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}}=2.\dfrac{6,375}{102}=0,125 mol \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{\text{Al pu}}}=0,125-0,025=0,1 \\
& {{n}_{O/F{{e}_{x}}{{O}_{y}}}}={{n}_{O/A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,15 \\
\end{aligned} \right.$
- Trường hợp 1: Dung dịch E chứa Fe2(SO4)3
$\left\{ \begin{aligned}
& BT\text{ electron}\Rightarrow {{\text{n}}_{Fe}}=\dfrac{2}{3}.\dfrac{3,36}{22,4}=0,1 mol \\
& \Rightarrow \dfrac{x}{y}=\dfrac{{{n}_{Fe}}}{{{n}_{O}}}=\dfrac{0,1}{0,15}=\dfrac{2}{3}\Rightarrow \text{oxit la F}{{\text{e}}_{2}}{{O}_{3}} \\
\end{aligned} \right.$
$\Rightarrow a=\underbrace{{{m}_{Al}}}_{0,125.27}+\underbrace{{{m}_{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}}}_{0,05.160}=11,375 gam$ (loại vì a < 12)
- Trường hợp 2: Dung dịch E chứa FeSO4
$\left\{ \begin{aligned}
& BT\text{ electron}\Rightarrow {{\text{n}}_{Fe}}={{n}_{S{{O}_{2}}}}=\dfrac{3,36}{22,5}=0,15 \\
& \Rightarrow \dfrac{x}{y}=\dfrac{{{n}_{Fe}}}{{{n}_{O}}}=\dfrac{0,15}{0,15}=\dfrac{1}{1}\Rightarrow \text{oxit la FeO} \\
\end{aligned} \right.$
$\Rightarrow a=\underbrace{{{m}_{Al}}}_{0,125.27}+\underbrace{{{m}_{FeO}}}_{0,15.72}=14,175 gam$ (thỏa mãn a > 12)
- E tác dụng NaOH dư, thu được H2 $\Rightarrow $ E có Al dư, chất rắn Y chỉ có Fe
- Dung dịch X chứa NaAlO2 và NaOH dư $\Rightarrow $ 6,375 gam chất rắn là khối lượng Al2O3
- Chú ý từ khóa "hòa tan hết chất rắn Y" thì có thể tạo ra muối Fe(II) hoặc muối Fe(III)
$\Rightarrow $ khi giải phải chia 2 trường hợp. Trường hợp nào thỏa mãn điều kiện a > 12 thì chọn
- Để tìm công thức oxit ta lập tỉ lệ $\dfrac{{{n}_{Fe}}}{{{n}_{O}}}$, trong đó
+ ${{n}_{Fe}}$ tính được từ phản ứng với H2SO4 đặc nóng
+ ${{n}_{O}}$ trong oxit sắt $={{n}_{O}}$ trong Al2O3
- Nếu không để ý điều kiện a > 12 thì chọn phương án sai là D
Hướng dẫn giải:
$Al+F{{e}_{x}}{{O}_{y}}\to E\left\{ \begin{aligned}
& A{{l}_{2}}{{O}_{3}} \\
& Fe \\
& A{{l}_{du}} \\
\end{aligned} \right.\xrightarrow{NaOH}\left\langle \begin{aligned}
& \underbrace{{{H}_{2}}}_{0,0375 mol} \\
& \underbrace{Fe}_{Y}\xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}\left[ \begin{aligned}
& F{{e}^{2+}} \\
& F{{e}^{3+}} \\
\end{aligned} \right.+S{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O \\
& \text{dd} X\left\{ \begin{aligned}
& NaO{{H}_{du}} \\
& \text{NaAl}{{\text{O}}_{2}} \\
\end{aligned} \right.\xrightarrow{C{{O}_{2}}}Al{{\left( OH \right)}_{3}}\xrightarrow{t{}^\circ }\underbrace{A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}_{0,0625} \\
\end{aligned} \right.$
- $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{Al\text{ du}}}=\dfrac{2}{3}{{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{2}{3}.\dfrac{0,84}{22,4}=0,025 mol \\
& {{n}_{\text{Al ban dau}}}=2{{n}_{A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}}=2.\dfrac{6,375}{102}=0,125 mol \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{\text{Al pu}}}=0,125-0,025=0,1 \\
& {{n}_{O/F{{e}_{x}}{{O}_{y}}}}={{n}_{O/A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,15 \\
\end{aligned} \right.$
- Trường hợp 1: Dung dịch E chứa Fe2(SO4)3
$\left\{ \begin{aligned}
& BT\text{ electron}\Rightarrow {{\text{n}}_{Fe}}=\dfrac{2}{3}.\dfrac{3,36}{22,4}=0,1 mol \\
& \Rightarrow \dfrac{x}{y}=\dfrac{{{n}_{Fe}}}{{{n}_{O}}}=\dfrac{0,1}{0,15}=\dfrac{2}{3}\Rightarrow \text{oxit la F}{{\text{e}}_{2}}{{O}_{3}} \\
\end{aligned} \right.$
$\Rightarrow a=\underbrace{{{m}_{Al}}}_{0,125.27}+\underbrace{{{m}_{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}}}_{0,05.160}=11,375 gam$ (loại vì a < 12)
- Trường hợp 2: Dung dịch E chứa FeSO4
$\left\{ \begin{aligned}
& BT\text{ electron}\Rightarrow {{\text{n}}_{Fe}}={{n}_{S{{O}_{2}}}}=\dfrac{3,36}{22,5}=0,15 \\
& \Rightarrow \dfrac{x}{y}=\dfrac{{{n}_{Fe}}}{{{n}_{O}}}=\dfrac{0,15}{0,15}=\dfrac{1}{1}\Rightarrow \text{oxit la FeO} \\
\end{aligned} \right.$
$\Rightarrow a=\underbrace{{{m}_{Al}}}_{0,125.27}+\underbrace{{{m}_{FeO}}}_{0,15.72}=14,175 gam$ (thỏa mãn a > 12)
Đáp án C.