Dạng II. Bài tập khử oxit kim loại bằng C hoặc CO I. Lý thuyết và phương pháp giải
- Ở nhiệt độ cao, C (hoặc CO) có thể khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học để tạo thành kim loại. Trong luyện kim người ta sử dụng tính chất này để điều chế kim loại.
- Ví dụ:
2CuO + C ⎯⎯→ 2Cu + COto 2
PbO + CO ⎯⎯→to Pb + CO2
- Phương pháp giải:
+ Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
+ Bước 2: Viết phương trình hóa học xảy ra.
+ Bước 3: Tìm số mol của các chất tham gia, các chất tạo thành theo số mol đã biết.
+ Bước 5. Tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.
- Ngoài ra có thể vận dụng các định luật bảo toàn như bảo toàn nguyên tố, bảo toàn khối lượng để giải.
Lưu ý:
- Nếu dùng C để khử oxit kim loại thường sinh ra hỗn hợp khí CO và CO2. - Nếu khử Fe2O3 bằng C hoặc CO thì chất rắn thu được có thể là Fe hoặc hỗn hợp oxit sắt và Fe.
- Phản ứng riêng giữa C với CaO:
2C + CaO ⎯⎯→to CaC2 + CO II. Ví dụ minh họa
Ví dụ 1: Cho CO tác dụng với CuO nung nóng được hỗn hợp chất rắn A và khí B. Hòa tan hoàn toàn A vào dung dịch H2SO4 đặc nóng, cho B vào dung dịch nước vôi trong lấy dư, viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra?
Hướng dẫn giải:
Phương trình phản ứng hóa học xảy ra là:
CO + CuO ⎯⎯→to Cu + CO2↑
Hỗn hợp chất rắn A gồm: Cu và CuO dư Khí B: CO2
Hòa tan chất rắn A trong dung dịch H2SO4 đặc nóng:
Cu + 2H2SO4 đặc to
⎯⎯→ CuSO4 + SO2↑ + 2H2O CuO + H2SO4 đặc
to
⎯⎯→ CuSO4 + H2O
Khí B sục vào dung dịch nước vôi trong lấy dư:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
Ví dụ 2: Nung 19,15 gam hỗn hợp CuO và PbO với 1 lượng C vừa đủ trong môi trường không có oxi tạo ra hỗn hợp kim loại và khí CO2. Toàn bộ lượng khí sinh ra được dẫn vào dung dịch Ca(OH)2 dư, phản ứng xong thu được 7,5 gam kết tủa trắng.
a, Tính khối lượng mỗi oxit ban đầu? Khối lượng mỗi kim loại thu được?
b, Tính khối lượng C cần dùng?
Hướng dẫn giải:
Đặt:nCuO = x mol và nPbO = y mol mhỗn hợp = 80x + 223y = 19,15 (1)
n=
CaCO3
n = 7,5
100= 0,075 mol Phương trình phản ứng hóa học:
to
2CuO C 2Cu CO2
x x 2 + ⎯⎯→ +
to
2PbO C 2Pb CO 2
y y 2 + ⎯⎯→ +
( )
2 2 3 2
CO Ca OH CaCO H O
0,075 0,075
+ → +
CO2
n = 1
2x + 1
2y = 0,075 x + y = 0,15 (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:
80x 223y 19,15 x y 0,15
+ =
+ =
x 0,1
y 0,05
=
= (mol) a.
mCuO = 0,1.80 = 8g mCu sinh ra = 0,1.64 = 6,4g
mPbO = 0,05.223 = 11,15g mPb sinh ra = 0,05. 207 = 10,35g b.
Ta có: nC =
CO2
n = 0,15 mol mC phản ứng = 0,15.12 = 1,8g III. Bài tập tự luyện
Bài 1: Khử 16 gam Fe2O3 bằng CO dư, sản phẩm khí thu được sục vào dung dịch Ca(OH)2 dư thu được a gam kết tủa. Giá trị của a là:
A. 10 gam B. 20 gam C. 30 gam D. 40 gam
Bài 2: Khử hết m gam Fe3O4 bằng CO thu được hỗn hợp chất rắn A gồm FeO và Fe. A tan vừa đủ trong 0,3 lít dung dịch H2SO4 1M sinh ra 4,48 lít khí (đktc).
Tính m?
A. 23,2 gam B. 16 gam C. 19,6 gam D. 15,46 gam
Bài 3: Khối lượng C cần dùng để khử hoàn toàn 8 gam CuO sinh ra CO2 là:
A. 0,6 gam.
B. 1,2 gam.
C. 2,4 gam.
D. 3,6 gam.
Bài 4: Khử hoàn toàn 32 gam Fe2O3 bằng khí CO dư (đktc). Sản phẩm khí thu được cho đi qua bình đựng nước vôi trong dư, thu được a gam kết tủa màu trắng. Giá trị của a là
A. 50 B. 60 C. 40 D. 30
Bài 5: Người ta cần dùng 7,84 lít CO (đktc) để khử hoàn toàn 20 gam hỗn hợp CuO và Fe2O3 ở nhiệt độ cao. Phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu là
A. 50% và 50%.
B. 20% và 80%.
C. 57% và 43%.
D. 65% và 35%.
Bài 6: Tính khối lượng của Fe thu được khi cho một lượng CO dư qua 32 gam Fe2O3. Biết rằng hiệu suất phản ứng là 80%.
A. 8,96 gam B. 17,92 gam
C. 26,88 gam D. 25,77 gam
Bài 7: Cho 4,48 lít CO (ở đktc) từ từ đi qua ống sứ nung nóng đựng 8 gam một oxit sắt đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thu được sau phản ứng có tỉ khối so với hiđro bằng 20. Công thức của oxit sắt và phần trăm thể tích của khí CO2
trong hỗn hợp khí sau phản ứng là?
A. FeO và 75%
B. Fe2O3 và 25%
C. Fe3O4 và 25%
D. Fe2O3 và 75%
Bài 8: Khử 32 gam hỗn hợp các oxit kim loại: FeO, Fe2O3, Fe3O4, CuO và PbO bằng khí CO dư ở nhiệt độ cao, khối lượng chất rắn thu được là 27,2 gam. Tính thể tích khí CO đã tham gia phản ứng (đktc).
A. 3,36 lít B. 4,48 lít C. 6,72 lít D. 7,85 lít
Bài 9: Dẫn khí CO dư qua ống đựng bột một oxit sắt (FexOy) ở nhiệt độ cao. Sau khi phản ứng kết thúc thu được 0,84 gam sắt và dẫn khí sinh ra vào nước vôi trong dư thì thu được 2 gam kết tủa. Xác định công thức phân tử của FexOy.
A. FeO B. Fe2O3
C. Fe3O4
D. Không xác định được
Bài 10: Hoà tan hoàn toàn 20,0 gam một oxit kim loại bằng dung dịch H2SO4 loãng thu được 50,0 gam muối. Khử hoàn toàn lượng oxit đó thành kim loại ở nhiệt độ cao cần V lít khí CO (đktc). Giá trị của V là
A. 2,80 lít B. 5,60 lít C. 6,72 lít D. 8,40 lít
Đáp án minh họa
1C 2A 3A 4B 5B 6B 7D 8C 9C 10D
