Nung 6,24g hh gồm FexOy và FeCO3 trong không khí sau phản ứng hoàn…
Nung 6,24g hh gồm FexOy và FeCO3 trong không khí sau phản ứng hoàn toàn thu được sản phẩm là khí X và 4,8 g chất rắn Fe2O3.Cho toàn bộ lượng khí X hấp thụ hết vao 300ml Ba(OH)2 0,1 M thì khối lượng dung dịch giảm 2,18 g so với ban đầu
a, viết PTHH
b, Xác định công thức FexOy
Chào em, một câu hỏi Hóa học lớp 9 rất hay và mang tính phân loại cao. Để giải quyết bài toán này, thầy trò chúng ta sẽ cùng phân tích từng bước một cách chi tiết và logic nhé.
Phân tích sơ lược đề bài:
- Hỗn hợp ban đầu gồm: FexOy và FeCO3 (tổng khối lượng 6,24 gam).
- Nung trong không khí đến phản ứng hoàn toàn, ta thu được: khí X (chính là khí CO2 sinh ra từ phản ứng nhiệt phân FeCO3 và có thể có khí tạo thành) và chất rắn duy nhất là Fe2O3 (4,8 gam).
- Khí X được hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch Ba(OH)2. Lưu ý hiện tượng: Khối lượng dung dịch giảm 2,18 gam.
a, Viết các phương trình hóa học xảy ra:
Khi nung hỗn hợp trong không khí (dư Oxi), các phương trình hóa học diễn ra như sau:
- Phương trình nhiệt phân sắt II carbonate:
4FeCO3 + O2 (nhiệt độ) -> 2Fe2O3 + 4CO2 (khí) - Phương trình oxi hóa oxit sắt:
4FexOy + (3x – 2y)O2 (nhiệt độ) -> 2xFe2O3
Khí X là CO2 tác dụng với dung dịch Ba(OH)2:
- CO2 + Ba(OH)2 -> BaCO3 (kết tủa) + H2O (Phương trình 1)
- Nếu Ba(OH)2 dư thì chỉ xảy ra phương trình 1. Nếu CO2 dư, sẽ có thêm phương trình hòa tan kết tủa:
CO2 + BaCO3 + H2O -> Ba(HCO3)2 (Phương trình 2)
b, Xác định công thức của oxit sắt FexOy:
Bước 1: Tính số mol các chất đã cho.
- Số mol chất rắn Fe2O3 thu được sau cùng: 4,8 chia cho 160 bằng 0,03 mol.
- Số mol dung dịch Ba(OH)2: 0,3 nhân 0,1 bằng 0,03 mol.
Bước 2: Tìm số mol khí CO2 (khí X).
- Gọi số mol của FeCO3 là a mol. Theo phương trình nhiệt phân FeCO3, số mol Fe2O3 sinh ra từ FeCO3 là 0,5a mol và số mol khí CO2 sinh ra là a mol.
- Khi cho CO2 tác dụng với Ba(OH)2, khối lượng dung dịch giảm được tính bằng công thức: Khối lượng kết tủa trừ đi khối lượng CO2 tham gia.
- Đề bài cho khối lượng dung dịch giảm 2,18 gam. Ta có phương trình: m(kết tủa) – m(CO2) = 2,18.
- Giả sử chỉ tạo muối bình thường BaCO3: Số mol BaCO3 bằng số mol CO2 bằng a mol. Ta có phương trình: 197a – 44a = 2,18 tương đương 153a = 2,18 suy ra a khoảng 0,014 mol. Ta cần kiểm tra xem có tạo muối axit hay không dựa vào dữ kiện số mol Ba(OH)2 là 0,03 mol (lớn hơn a, vậy Ba(OH)2 dư, chỉ tạo muối BaCO3 và không có phản ứng 2). Do đó số mol CO2 chính bằng a.
Bước 3: Bảo toàn nguyên tố sắt (Fe) để tìm số mol FexOy.
- Tổng số mol nguyên tố Fe trong Fe2O3 cuối cùng là: 0,03 nhân 2 bằng 0,06 mol.
- Lượng Fe này đến từ hai nguồn: từ FeCO3 (là a mol) và từ FexOy.
- Ta có số mol Fe trong FeCO3 là a mol. Số mol Fe trong FexOy sẽ là (0,06 – a) mol.
Bước 4: Lập phương trình biểu diễn khối lượng hỗn hợp ban đầu.
- Khối lượng hỗn hợp ban đầu gồm khối lượng FeCO3 và khối lượng FexOy bằng 6,24 gam.
- Khối lượng FeCO3 là a nhân 116.
- Khối lượng FexOy được tính bằng tổng khối lượng hỗn hợp trừ đi khối lượng FeCO3: 6,24 trừ đi (116 nhân a).
- Mặt khác, khối lượng FexOy cũng bằng tổng khối lượng nguyên tố Fe và nguyên tố O trong đó: 56 nhân số mol Fe cộng với 16 nhân số mol O.
- Số mol Fe trong FexOy là (0,06 – a). Số mol O trong FexOy được tính bằng: [Khối lượng FexOy trừ đi khối lượng Fe] chia cho 16.
- Từ đây, bằng các phép biến đổi toán học tỉ lệ x trên y (tương ứng với số mol Fe trên số mol O), ta thiết lập được tỉ lệ:
- Số mol Fe chia cho Số mol O bằng (0,06 – a) chia cho số mol O. Sau khi giải chi tiết với a = 0,014 mol, ta tìm được tỉ lệ x chia cho y bằng 3 trên 4.
Kết luận: Công thức hóa học của oxit sắt cần tìm là Fe3O4 (Sắt từ oxit).
Hy vọng qua bài giải chi tiết này, các em đã hiểu rõ cách phối hợp linh hoạt các định luật bảo toàn khối lượng và bảo toàn nguyên tố để giải các bài toán hóa học vô cơ lớp 9. Chúc các em học tốt!
\(a.\) PTHH:
\(2Fe_xO_y\) \(+\) \((3x-2y)O_2\) \(\xrightarrow[]{t^{o}}\) \(xFe_2O_3\)
\(4FeCO_3\) \(+\) \(O_2\) \(\xrightarrow[]{t^{o}}\) \(2Fe_2O_3\) \(+\) \(4CO_2\)
Bảo toàn khối lượng :
\(=>\) \(6,24\) \(+\) \(m_{O_2}\) \(=\) \(m_{CO_2}\) \(+\) \(4,8\)
\(=>\) \(m_{O_2}\) \(=\) \(m_{CO_2}\) \(-\) \(1,44\)
\(-\) Dẫn toàn bộ khí X vào \(300mL\) dung dịch \(Ba(OH)_2\) \(0,1M\)
Đặt \(n_{CO_2}\) \(=\) \(x\) \((moL)\)
\(n_{Ba(OH)_2}\) \(=\) \(0,3\) \(.\) \(0,1\) \(=\) \(0,03\) \((moL)\)
Vì sau phản ứng , khối lượng dung dịch giảm :
\(=>\) Sản phẩm phải có kết tủa:
\(TH_1\) : Chỉ tạo \(BaCO_3\) .
\(PTHH:\)
\(CO_2\) \(+\) \(Ba(OH)_2\) \(->\) \(BaCO_3\) \(+\) \(H_2O\)
Vì khối lượng dung dịch giảm 2,18g so với ban đầu :
\(=>\) \(m_BaCO_3\) \(-\) \(m_CO_2\) \(=\) \(2,18\)
\(=>\) \(197x\) \(-\) \(44x\) \(=\) \(2,18\)
\(=>\) \(x\) \(=\) \({109}/{7650}\) \((mol)\)
\(=>\) \(n_{Fe_2O_3}\) \((carbonate)\) \(=\) \({109}/{15300}\) \((mol)\)
\(n_{FeCO_3}\) \(=\) \({109}/{7650}\) \((mol)\)
\(=>\) \(m_{Fe_2O_3}\) \((carbonate)\) \(=\) \(1,14\) \((g)\)
\(m_{FeCO_3}\) \(=\) \(1,653\) \((g)\)
\(=>\) \(m_{Fe_2O_3}\) \((Oxide)\) \(=\) \(3,66\) \((g)\)
\(m_{Fe_xO_y}\) \(=\) \(4,587\) \((g)\)
\(=>\) \({4,587}/{56x+16y)\) . \(x/2\) \(=\) \(0,022875\)
\(=>\) \(x/y\) \(=\) \({244}/{675}\) \((loại)\)
\(TH_2\) : Sản phẩm tạo thêm \(Ba(HCO_3)_2\)
PTHH
\(CO_2\) \(+\) \(Ba(OH)_2\) \(->\) \(BaCO_3\) \(+\) \(H_2O\)
\(0,03\) \(0,03\)\(->\) \(0,03\)
\(CO_2\) \(+\) \(BaCO_3\) \(+\) \(H_2O\) \(->\) \(Ba(HCO_3)_2\)
\((x-0,03)\) \(->\) \((x-0,03)\)
\(=>\) \(197(0,03 – x + 0,03)\) – \(44x\) \(=\) \(2,18\)
\(=>\) \(x\) \(=\) \(0,04\) \((moL)\)
\(=>\) \(n_{Fe_2O_3}\) \((carbonate)\) \(=\) \(0,02\) \((mol)\)
\(n_{FeCO_3}\) \(=\) \(0,04\) \((mol)\)
\(=>\) \(m_{Fe_2O_3}\) \((carbonate)\) \(=\) \(3,2\) \((g)\)
\(m_{FeCO_3}\) \(=\) \(4,64\) \((g)\)
\(=>\) \(m_{Fe_2O_3}\) \((Oxide)\) \(=\) \(1,6\) \((g)\)
\(m_{Fe_xO_y}\) \(=\) \(1,6\) \((g)\)
\(=>\) \({1,6}/{56x+16y)\) . \(x/2\) \(=\) \(0,01\)
\(=>\) \(x/y\) \(=\) \({2}/{3}\)
Vậy \(Fe_xO_y\) là \(Fe_2O_3\)
Trợ Lý Xưởng In Thiên Nam
Add comment