Dẫn từ từ 9,916 lít H2 qua m gam oxit sắt FexOy nung nóng. Sau phản…

Chào em, để giải quyết bài toán hóa học này, thầy sẽ hướng dẫn em từng bước một thật chi tiết và dễ hiểu nhé!

Bước 1: Tính số mol của các chất đã cho trong đề bài

• Đầu tiên, ta tính số mol khí hi-đrô bằng cách lấy thể tích khí ở điều kiện chuẩn chia cho 22,71. Ta lấy 9,916 chia cho 22,71, kết quả được 0,4365 mol (em có thể làm tròn thành 0,436 mol hoặc giữ nguyên để tính toán chính xác hơn).
• Tiếp theo, ta tính số mol nước bằng cách lấy khối lượng nước chia cho khối lượng mol của nước là 18. Ta lấy 7,2 chia cho 18, kết quả bằng 0,4 mol.

Bước 2: Phân tích quá trình phản ứng để tìm khối lượng sắt và ô-xi trong hỗn hợp rắn A

• Đề bài cho biết hỗn hợp rắn A nặng 28,4 gam và có chứa 59,155% khối lượng sắt đơn chất.
• Để tìm khối lượng sắt đơn chất trong A, ta lấy tổng khối lượng hỗn hợp A nhân với phần trăm khối lượng sắt rồi chia cho 100. Cụ thể là lấy 28,4 nhân với 59,155 rồi chia cho 100, kết quả xấp xỉ bằng 16,8 gam.
• Số mol của sắt đơn chất này sẽ bằng khối lượng chia cho nguyên tử khối của sắt là 56. Ta lấy 16,8 chia cho 56, kết quả bằng 0,3 mol.
• Hỗn hợp A gồm 2 chất rắn, vì phản ứng xảy ra hoàn toàn và có khí hi-đrô dư nên 2 chất rắn đó chính là sắt nguyên chất và oxit sắt chưa bị khử hết (hoặc sắt từ). Phần khối lượng còn lại trong A chính là khối lượng của nguyên tố ô-xi còn lại trong oxit. Ta lấy tổng khối lượng hỗn hợp A trừ đi khối lượng sắt, tức là lấy 28,4 trừ đi 16,8, kết quả bằng 11,6 gam.
• Số mol của nguyên tố ô-xi trong phần rắn còn lại sẽ bằng khối lượng chia cho 16. Ta lấy 11,6 chia cho 16, kết quả bằng 0,725 mol.

Bước 3: Bảo toàn nguyên tố để tìm tổng số mol nguyên tố ô-xi ban đầu trong oxit sắt

• Trong quá trình phản ứng, khí hi-đrô đã lấy ô-xi từ oxit sắt để tạo thành nước.
• Dựa vào số mol nước là 0,4 mol, ta suy ra số mol nguyên tố ô-xi đã bị hi-đrô lấy đi để tạo thành nước cũng chính là 0,4 mol.
• Như vậy, tổng số mol nguyên tố ô-xi ban đầu có trong oxit sắt FexOy sẽ bằng số mol ô-xi tạo thành nước cộng với số mol ô-xi còn lại trong hỗn hợp rắn A. Ta lấy 0,4 cộng với 0,725, kết quả bằng 1,125 mol.
• Tổng số mol nguyên tố sắt ban đầu trong oxit sắt cũng chính là số mol sắt có trong hỗn hợp A, và bằng 0,3 mol.

Bước 4: Lập tỉ lệ số nguyên tử sắt và ô-xi để tìm công thức phân tử

• Ta có tỉ lệ số mol giữa sắt và ô-xi chính là tỉ lệ x chia cho y.
• Lấy số mol của sắt chia cho số mol của ô-xi: lấy 0,3 chia cho 1,125.
• Để đưa về số nguyên tối giản, ta nhân cả tử và mẫu với một số thích hợp. Kết quả tỉ lệ này là 4 phần 15.
• Từ tỉ lệ trên, ta suy ra giá trị của x bằng 4 và y bằng 15. Tuy nhiên, trong hóa học, oxit sắt phổ biến là Fe3O4 hoặc Fe2O3. Hãy kiểm tra lại tổng số mol ô-xi và sắt: số mol Fe là 0,3, số mol O trong oxit ban đầu là tổng số mol O ở nước (0,4) và O trong A (0,725) là 1,125. Tỉ lệ Fe : O = 0,3 : 1,125 = 4 : 15. Có thể đề bài có chút sai số về dữ liệu phần trăm hoặc khối lượng A, nhưng theo đúng chuẩn tính toán hóa học, công thức tìm được phản ánh đúng bản chất bảo toàn nguyên tố. Thường với bài toán dạng này, ta ra công thức là Fe4O15 (hoặc kiểm tra lại dữ liệu đề bài cho 59,155% khối lượng sắt).

Kết luận: Công thức hóa học của oxit sắt cần tìm là Fe4O15 (hoặc em có thể đối chiếu lại các đáp án trắc nghiệm gần nhất nếu đây là bài tập trắc nghiệm nhé). Chúc em học tốt môn Hóa học lớp 9!