CO khử oxide kim loại
Chuyên đề Hóa học lớp 9: CO khử oxide kim loại được VnDoc sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Hóa học hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.
Oxide nào sau đây bị khử bởi khí CO
I. Lý thuyết và phương pháp giải
xCO + M2Ox → 2M + xCO2
Phương pháp giải
Phương chung để giải là dùng phương pháp bảo toàn electron hoặc bảo toàn nguyên tố hoặc bảo toàn khối lượng, hoặc tang giảm khối lượng để giải.
Chú ý:
+ Trong các phản ứng của C, CO, H2 thì số mol CO= nCO2, nC= nCO2, nH2= nH2O.
+ Các chất khử C, CO, H2 không khử được các oxit MgO, Al2O3 và các oxide khác của kim loại kiềm và kiềm thổ.
+ Đa số khi giải chúng ta chỉ cần viết sơ đồ chung của phản ứng, chứ không cần viết PTHH cụ thể, tuy nhiên các phản ứng nhiệt nhôm nên viết rõ PTHH vì bài toán còn liên quan nhiều chất khác.
+ Thực chất khi cho CO, H2 tác dụng với các chất rắn là oxide thì khối lượng của chất rắn giảm đi chính là khối lượng của oxygen trong các oxide.
II. Bài tập ví dụ minh họa
Bài 1: Dẫn một luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp CuO, Fe2O3, Fe3O4 và Al2O3 rồi cho khí thoát ra hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong dư thu được 15 gam kết tủa. Chất rắn còn lại trong ống sứ có khối lượng 215,0 gam. Giá trị của m là
A. 217,4g. B. 219,8g. C. 230,0g. D. 249,0g.
Đáp án hướng dẫn giải
Cách 1: Ta có xCO + M2Ox → 2M + xCO2
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
0,15 15/100 = 0,15 mol
→ nCO = nCO2 = 0,15 mol
m; m’ lần lượt là khối lượng chất rắn trước và sau phản ứng
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
m + mCO = m' + mCO2 → m + 0,15.28 = 215 + 0,15.44 → m = 217,4g
→ Đáp án A
Cách 2:
Theo phương pháp tăng giảm khối lượng:
Cứ 1 mol CO phản ứng lấy mất 1 mol O trong oxit tạo ra 1 mol CO2 → khối lượng chất rắn giảm đi 16 gam
→ Vậy có 0,15 mol CO phản ứng → khối lượng chất rắn giảm đi 16.0,15 = 2,4 gam
→ Khối lượng chất rắn ban đầu là: m = 215 + 2,4 = 217,4 gam
→ Đáp án A
Bài 2: Khử hoàn toàn 69,6 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 và CuO ở nhiệt độ cao thành kim loại cần 27,2694 lít khí CO (đkc) và thu được x gam chất rắn. Cũng cho 69,6 gam A tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thu được dung dịch B chứa y gam muối. Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy tạo thành z gam kết tủa.
a) Giá trị của x là
A. 52,0g. B. 34,4g. C. 42,0g. D. 28,8g.
b) Giá trị của y là
A. 147,7g. B. 130,1g. C. 112,5g. D. 208,2g.
c) Giá trị của z là
A. 70,7g. B. 89,4g. C. 88,3g. D. 87,2.g
Đáp án hướng dẫn giải
a) nCO = 27,2694/24,79 = 1,1 mol
Ta có: aCO + M2Oa → 2M + aCO2
Theo phương pháp tăng giảm khối lượng:
Cứ 1 mol CO phản ứng → khối lượng chất rắn giảm đi 16 gam
→ Vậy có 1,1 mol CO phản ứng → khối lượng chất rắn giảm đi 16.1,1 = 17,6 gam
→ Khối lượng chất rắn sau phản ứng là: x = 69,6 – 17,6 = 52 gam
→ Đáp án A
b) Theo ý a) ta có hỗn hợp oxide bị khử hoàn toàn → nO(oxide) = nCO phản ứng = 1,1 mol
69,6 gam A + dung dịch HCl (vừa đủ) → dung dịch B chứa y gam muối
M2Oa + 2aHCl → 2MCla + xH2O
Theo phương pháp tăng giảm khối lượng:
Ta nhận thấy 1 mol O trong oxide bị thay thế bởi 2 mol Cl để tạo thành muối → khối lượng muối tăng so với khối lượng oxit là: 2.35,5 – 16 = 55 gam
→ 1,1 mol O trong oxide bị thay thế bởi 2,2 mol Cl → khối lượng muối tăng so với khối lượng oxit là: 1,1.55 = 60,5 gam
→ y = 69,6 + 60,5 = 130,1 gam
→ Đáp án B
c) Cho B + dung dịch NaOH dư → z gam kết tủa
MCla + aNaOH → M(OH)a + aNaCl
Theo phương pháp tăng giảm khối lượng:
Ta nhận thấy 1 mol Cl trong muối bị thay thế bởi 1 mol OH để tạo thành hydroxide → khối lượng hydroxide giảm so với khối lượng muối là: 35,5 – 17 = 18,5 gam
→ 2,2 mol Cl trong muối bị thay thế bởi 2,2 mol OH → khối lượng hydroxide giảm so với khối lượng muối là: 18,5.2,2 = 40,7 gam
→ z = 130,1 – 40,7 = 89,4 gam
→ Đáp án B
Bài 3. Dẫn một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe3O4 và CuO nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 4,64 gam hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra khỏi bình được dẫn qua dung dịch nước vôi trong dư thu được 10 gam kết tủa. Tổng số gam 2 oxit ban đầu là:
Đáp án hướng dẫn giải
Phương trình hóa học
4CO + Fe3O4 → 3Fe + 4CO2
CO + CuO → Cu + CO2
Từ phương trình hóa học ta có:
nCO = nCO2 = x mol
Khí thoát ra khỏi bình dẫn qua dung dịch Ca(OH)2 thu được 10 gam kết tủa CaCO3
=>nCaCO3 = 10/100 = 0,1 mol
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
0,1 mol ← 0,1 mol
Bảo toàn khối lượng:
mCO + mhhFe3O4,CuO = mCO2 + mhhkl
=> 0,1.28 + m = 0,1.44 + 4,64 => m = 6,24 gam
Bài 4. Dẫn một luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp CuO, Fe2O3, Fe3O4 và Al2O3 rồi cho khí thoát ra hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong dư thu được 7,5 gam kết tủa. Chất rắn còn lại trong ống sứ có khối lượng 107,5 gam. Giá trị của m là:
Đáp án hướng dẫn giải
Công thức giải nhanh: nO trong oxide = nCO phản ứng = nCO2
Hướng dẫn giải:
nCaCO3 = 7,5: 100 = 0,075 (mol)
=> nO(trong oxide) = nCO = nCO2 = 0,075 (mol)
m = 107,5 + 0,075.16 = 108,7(g)
Bài 5. Khử 16 gam hỗn hợp các oxit kim loại: FeO, F 2O3 , Fe3O4, CuO và PbO bằng khí CO ở nhiệt độ cao, khối lượng chất rắn thu được là 11,2 gam. Tính thể tích khí CO đã tham gia phản ứng (đkc).
Đáp án hướng dẫn giải
áp dung ĐLBT khối lượng
nCO2 = nCO = x mol
moxit + mCO = mchất rắn +mCO2
28x – 44x = 11,2 – 16==> x = 0,3.
Vậy VCO = 0,3.24,79 = 7,437 lit
III. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1: Cho luồng khí H2 dư qua hỗn hợp các oxit CuO, Fe2O3, ZnO, MgO nung nóng ở nhiệt độ cao. Sau phản ứng, hỗn hợp chất rắn còn lại là :
A. Cu, Fe, ZnO, MgO.
B. Cu, Fe, Zn, Mg.
C. Cu, Fe, Zn, MgO.
D. Cu, FeO, ZnO, MgO.
Các chất có tính khử trung bình (C, CO, H2, Al) chỉ có thể khử oxit của kim loại đứng sau Al trong dãy điện hóa học.
Như vậy H2 không phản ứng được với MgO
=> Chất rắn còn lại chứa: Cu, Fe, Zn, MgO
Câu 2: Cho khí CO (dư) đi vào ống sứ nung nóng đựng hỗn hợp X gồm Al2O3, MgO, Fe3O4, CuO thu được chất rắn Y. Cho Y vào dung dịch NaOH (dư), khuấy kĩ, thấy còn lại phần không tan Z. Giả sử các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần không tan Z gồm.
A. MgO, Fe3O4, Cu.
B. MgO, Fe, Cu.
C. Mg, Fe, Cu.
D. Mg, Al, Fe, Cu.
CO + Al2O3, MgO, Fe3O4, CuO → Al2O3, MgO, Fe, Cu + CO2
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O
Phần không tan Z gồm MgO, Fe, Cu.
Câu 3: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 9,1 gam hỗn hợp gồm CuO và Al2O3 nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 8,3 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp ban đầu là
A. 0,8 gam.
B. 8,3 gam.
C. 2,0 gam.
D. 4,0 gam.
Gọi x, y là số mol lần lượt của CuO và Al2O3
=> mhỗn hợp đầu = 80x + 102y = 9,1 (1)
Khí CO chỉ phản ứng với CuO
CuO + CO → Cu + CO2
x mol → x mol
Hỗn hợp chất rắn sau phản ứng gồm Cu (x mol) và Al2O3 (y mol)
=> mhỗn hợp sau = 64x + 102y = 8,3 (2)
Lấy (1) trừ (2) ta có: 16x = 0,8 => x = 0,05 mol
=> mCuO = 0,05.80 = 4 gam
Câu 4: Cho V lít hỗn hợp khí (ở đkc) gồm CO và H2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe3O4 nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,32 gam. Giá trị của V là :
A. 0,2479 lít.
B. 0,61975 lít.
C. 0,12395 lít.
D. 0,4958 lít.
Khối lượng rắn giảm chính là khối lượng oxygen trong oxide => mO(oxide) = 0,32 (g)
=> nhh CO+ H2 = nO(oxide) = 0,32 : 16 = 0,02 (mol)
=> Vhh CO+H2 = 0,02.24,79 = 0,4958 (l)
Câu 5: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đkc) đi qua một ống sứ đựng lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO, Fe2O3 (ở nhiệt độ cao). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí X. Dẫn toàn bộ khí X ở trên vào lượng dư dung dịch Ca(OH)2 thì tạo thành 4 gam kết tủa. Giá trị của V là
A. 0,9916 lít.
B. 1,2395 lít.
C. 0,479 lít.
D. 0,4958 lít.
Phương trình phản ứng
CO + CuO → Cu + CO2 (1)
3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2 (2)
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (3)
Theo phương trình (3): nCO2 = nCaCO3 = 4/ 100 = 0,04 mol
Theo phương trình (1,2): nCO = nCO2 = 0,04 mol → V = 0,04.24,79 = 0,9916 lít
Câu 6. Cho V lít đkc hỗn hợp khí gồm CO và H2 phản ứng với một lượng dư hỗn hợp rắn gồm CuO và Fe3O4 nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng hỗn hợp rắn giảm 0,16 gam. Giá trị của V là
A. 0,2479.
B. 0,4958.
C. 0,12395.
D. 0,61975.
Khối lượng rắn giảm chính là khối lượng oxygen trong oxide => mO(oxide) = 0,32 (g)
=> nhh CO+ H2 = nO(oxide) = 0,16 : 16 = 0,01 (mol)
=> Vhh CO+ H2 = 0,01.24,79 = 0,2479 (l)
Câu 7. Cho m gam hỗn hợp X gồm CuO, Fe2O3, FeO tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch chứa H2SO4 1M và HCl 1M. Để khử hoàn toàn m gam hỗn hợp X (nung nóng) cần tối thiểu V lít khí CO (đkc). Giá trị của V là:
A. 3,7185
B. 4,958
C. 1,2395
D. 7,437
Ta có: nH2SO4 = nHCl = 0,1 mol → nH+ = 0,2.2 + 0,2 = 0,6 mol → nH2O = 0,3 mol
→ nH2O = 0,3 mol = nO = nCO
Ta có: VCO = 7,437 lít
Câu 8. Khử m gam hỗn hợp X gồm các oxide CuO, FeO, Fe3O4 và Fe2O3 bằng khí CO ở nhiệt độ cao, người ta thu được 40 gam hỗn hợp chất rắn Y và 6,6 gam khí CO2. Giá trị của m là
A. 53,2
B. 22,4
C. 49,6
D. 44,8
Bảo toàn C ta có nCO2 = nCO = 0,15 mol
Bảo toàn khối lượng ta có mX + mCO = mY + mCO2 nên m + 0,15.28 = 40 + 6,6
Suy ra m = 22,4
..................................
