hỗn hợp CuO và Fe2O3 bị CO khử hoàn toàn thu đc 25,6g kl và 9,916 l…
Chào các em học sinh lớp 9 yêu quý! Hôm nay, thầy/cô sẽ hướng dẫn các em giải chi tiết bài tập hóa học rất hay về phản ứng khử oxit kim loại bằng khí CO nhé.
Bước 1: Tính số mol của khí CO2
Đầu tiên, chúng ta áp dụng công thức tính số mol khí ở điều kiện chuẩn (25 độ C và 1 bar). Các em lấy thể tích khí CO2 chia cho 24,79:
- Số mol CO2 thu được là: 9,916 chia cho 24,79 bằng 0,4 mol.
Bước 2: Viết các phương trình hóa học xảy ra
Khi dẫn khí CO đi qua hỗn hợp nung nóng gồm đồng hai oxit và sắt ba oxit, khí CO sẽ lấy nguyên tố oxi trong các oxit để tạo thành khí carbon dioxide, đồng thời giải phóng các kim loại tương tự như sau:
- Phương trình thứ nhất: CO tác dụng với CuO sinh ra Cu và CO2.
- Phương trình thứ hai: Ba mol CO tác dụng với Fe2O3 sinh ra hai mol Fe và ba mol CO2.
Bước 3: Lập hệ phương trình toán học
Gọi số mol của CuO là x (mol) và số mol của Fe2O3 là y (mol). Điều kiện là x và y đều lớn hơn 0.
- Dựa vào phương trình hóa học, số mol của CO2 sinh ra từ CuO bằng x (mol), và số mol CO2 sinh ra từ Fe2O3 bằng 3y (mol). Tổng số mol CO2 là: x cộng 3y bằng 0,4 (Phương trình số 1).
- Khối lượng kim loại thu được sau phản ứng gồm có đồng và sắt. Khối lượng của đồng là 64 nhân x, và khối lượng của sắt là 56 nhân (2y). Tổng khối lượng kim loại là: 64x cộng 112y bằng 25,6 (Phương trình số 2).
Bước 4: Giải hệ phương trình
Từ phương trình số 1 và phương trình số 2, chúng ta có hệ phương trình hai ẩn x và y:
- x + 3y = 0,4
- 64x + 112y = 25,6
Giải hệ phương trình này, chúng ta tìm được các giá trị:
- x = 0,1 (mol)
- y = 0,1 (mol)
Bước 5: Xác định thành phần khối lượng của hỗn hợp ban đầu
Bây giờ, chúng ta sẽ tính khối lượng và phần trăm khối lượng của từng chất trong hỗn hợp ban đầu nhé.
- Khối lượng mol của CuO là 80 gam trên mol. Khối lượng của CuO là: 0,1 nhân 80 bằng 8 gam.
- Khối lượng mol của Fe2O3 là 160 gam trên mol. Khối lượng của Fe2O3 là: 0,1 nhân 160 bằng 16 gam.
- Tổng khối lượng hỗn hợp oxit ban đầu là: 8 cộng 16 bằng 24 gam.
- Phần trăm khối lượng của CuO trong hỗn hợp là: lấy 8 chia cho 24, nhân với 100 phần trăm, kết quả xấp xỉ bằng 33,33 phần trăm.
- Phần trăm khối lượng của Fe2O3 trong hỗn hợp là: lấy 100 phần trăm trừ đi 33,33 phần trăm, kết quả xấp xỉ bằng 66,67 phần trăm.
Kết luận: Thành phần hỗn hợp ban đầu gồm 8 gam CuO (chiếm 33,33 phần trăm) và 16 gam Fe2O3 (chiếm 66,67 phần trăm). Chúc các em học tập thật tốt và luôn yêu thích môn Hóa học!
Giải thích các bước giải:
\(n_{CO_{2}} = \dfrac{V}{24,79} = \dfrac{9,916}{24,79} = 0,4mol\)
\(CuO + CO \xrightarrow{t^\circ} Cu + CO_{2}\)
\(Fe_{2}O_{3} + 3CO \xrightarrow{t^\circ} 2Fe + 3CO_{2}\)
Gọi \(x,y\) lần lượt là số mol của \(CuO\) và \(Fe_{2}O_{3}\)
Từ phương trình, \(n_{Cu} = x (mol)\) và \(n_{Fe} = 2y (mol)\)
Tổng khối lượng kim loại là \(64x + 56 . 2y = 25,6 \Leftrightarrow 64x + 112y = 25,6 (1)\)
Tổng số mol \(CO_{2}\) là \(x + 3y = 0,4 (2)\)
Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình \(\left\{\begin{matrix} 64x + 112y = 25,6\\ x + 3y = 0,4\end{matrix}\right.\)
Từ pt \((2)\) ta biến đổi thành \(x = 0,4 – 3y\) và thay thế vào pt \((1)\) được:
\(\Leftrightarrow 64(0,4 – 3y) + 112y = 25,6\)
\(\Leftrightarrow 25,6 – 192y + 112y = 25,6\)
\(\Leftrightarrow -80y = 0 \rightarrow y = 0\)
Khi đó, \(x = 0,4\)
\(\Rightarrow m_{CuO} = 0,4.80 = 32g\)
\(\Rightarrow m_{Fe_{2}O_{3}} = 0.160 = 0g\)
Vậy \(CuO\) chiếm \(100\%\) khối lượng hỗn hợp oxit
\(+\)Số mol khí \(CO_{2}\) ở đkc:
\(n_{CO_{2}}=\dfrac{9,916}{24,79}=0,4\text{ (mol)}\)
\(+\)Phương trình hóa học:
\(CuO+CO\xrightarrow{t^{\circ }}Cu+CO_{2}\)
\(Fe_{2}O_{3}+3CO\xrightarrow{t^{\circ }}2Fe+3CO_{2}\)
\(+\)Gọi \(x\) và \(y\) lần lượt là số mol của \(CuO\) và \(Fe_{2}O_{3}\) có trong hỗn hợp ban đầu \((x, y \ge 0)\)
\(+\)Số mol \(CO_{2}\) tạo thành:
\(n_{CO_{2}}=x+3y=0,4\) \((1)\)
\(+\)Khối lượng hỗn hợp kim loại thu được \((Cu\) và \(Fe)\):
\(m=64x+(56\cdot 2)y=25,6\)
\(\Rightarrow 64x+112y=25,6\) \((1)\)
\(+\)Từ \((1)\) và \((2)\) ta được hpt:
\(\begin{cases}x+3y=0,4\\ 64x+112y=25,6\end{cases}\Rightarrow \begin{cases}x=0,4\\ y=0\end{cases}\)
\(+\)Khối lượng mỗi oxide trong hỗn hợp:
\(m_{CuO} = 0,4 \cdot 80 = 32 \text{ (g)}\)
\(m_{Fe_2O_3} = 0 \cdot 160 = 0 \text{ (g)}\)
\(+\)Thành phần phần trăm theo khối lượng:
\(\%m_{CuO} = 100\%\)
\(\%m_{Fe_2O_3} = 0\%\)
Trợ Lý Xưởng In Thiên Nam
Add comment