20 bài tập vận dụng cao về phản ứng nhiệt nhôm có đáp án và lời giải chi tiết

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron

Lời giải chi tiết:

- Chất rắn thu được sau phản ứng nhiệt nhôm chỉ có Al₂O₃ và Al còn dư (nếu có) tham gia phản ứng với NaOH:

                        Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

                        Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 3/2H₂

n_NaOH = 2n_Al2O3 + n_{Al dư} = n_{Al ban đầu} → a = 2n_NaOH = 0,08mol (vì ½ Y chỉ phản ứng với 0,04 mol NaOH).

- Nhận thấy trong phản ứng nhiệt nhôm, Al nhường e cho Cr₂O₃ và FeO.

Đặt n_Cr = a và n_Fe = b (mol)

BTe => n_{Al pư} = (3a + 2b)/3 = a + 2b/3

=> n_{Al dư} = 0,04 - a - 2b/3

Hỗn hợp rắn sau phản ứng cho tác dụng với HCl loãng nóng dư thì Cr chuyển thành Cr²⁺; Fe chuyển thành Fe²⁺; Al chuyển thành Al³⁺; FeO chuyển thành Fe²⁺; Cr₂O₃ chuyển thành Cr³⁺; Al₂O₃ chuyển thành Al³⁺.

BTe ta có: 2n_H2 = 3n_Al + 2n_Cr + 2n_Fe

=> 2.0,05 = 3(0,04 - a - 2b/3) + 2a + 2b

=> a = 0,02 mol

=> n_{Cr2O3 pư} = n_Cr : 2 = 0,01 mol

→ %Cr₂O₃ phản ứng = (0,01.2/0,03).100% = 66,67%.

Đáp án A

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố.

Lời giải chi tiết:

Theo đề bài Al chiếm 41,12% về khối lượng hỗn hợp nên ta có:

\({m_{Al}} = 3,94.\frac{{41,12}}{{100}} = 1,62(g) \to {m_{F{e_3}{O_4}}} = 3,94 - 1,62 = 2,32(g)\)

⟹ n_Al = 0,06 mol và n_Fe3O4 = 0,01 mol

Quy đổi hỗn hợp Y thành Al (0,06 mol); Fe (0,03 mol); O (0,04 mol)

Giả sử dung dịch Z chứa: x mol Fe²⁺; y mol Fe³⁺; z mol NH₄⁺

+ Bảo toàn Fe ⟹ x + y = 0,03 (1)

+ Quá trình cho - nhận e:

Al⁰ → Al⁺³ + 3e                         N⁺⁵ + 3e → N⁺² (NO)

0,06 →         0,18                              0,06 ← 0,02

Fe⁰ → Fe⁺² + 2e                         N⁺⁵ + 8e → NH₄⁺

x  →             2x                                  8z ←   z

Fe⁰ → Fe⁺³ + 3e                         O⁰    +   2e → O^-2

y →              3y                         0,04 → 0,08

Áp dụng bảo toàn e ⟹ 0,18 + 2x + 3y = 0,06 + 8z + 0,08 (2)

+ Dung dịch Z chứa: Al³⁺ (0,06); Fe²⁺ (x); Fe³⁺ (y); NH₄⁺ (z); NO₃^‑ (Bảo toàn điện tích ⟹ 2x+3y+z+0,18)

Bảo toàn nguyên tố N ⟹ n_HNO3 pư = n_NO3-(muối) + n_NH4+ + n_NO

⟹ 0,314 = (2x + 3y + z + 0,18) + z + 0,02 (3)

Giải hệ (1) (2) (3) được x = 0,0068; y = 0,0232; z = 0,0154

Vậy muối Z chứa: Al(NO₃)₃ (0,06); Fe(NO₃)₂ (0,0068); Fe(NO₃)₃ (0,0232); NH₄NO₃ (0,0154)

Nung muối tới khối lượng không đổi:

4Al(NO₃)₃ → 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

4Fe(NO₃)₂ → 2Fe₂O₃ +  8NO₂ + O₂

4Fe(NO₃)₃ → 2Fe₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

NH₄NO₃ → N₂O + 2H₂O

Muối → Chất rắn (0,03 mol Al₂O₃; 0,015 mol Fe₂O₃) + Khí và hơi T

BTKL ⟹ m_T = m _muối - m_{chất rắn}

                     = 0,06.213 + 0,0068.180 + 0,0232.242 + 0,0154.80 - 0,03.102 - 0,015.160 = 15,3904 (g)

Vậy khối lượng của T gần nhất với 15,35 gam

Đáp án B

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố

Lời giải chi tiết:

Phương pháp giải:

Bảo toàn electron

Với bài toàn chia 2 phần không bằng nhau thì giả sử phần 2 gấp k lần phần 1

Lời giải chi tiết:

Ở phần 1 khi cho tác dụng với NaOH có sinh ra khí H₂ => nhôm dư

Phần 1

n_H2 = 0,0525 mol => n_{Al dư} = 0,035 mol

chất rắn không tan tác dụng với HCl => n_H2 = 0,045 mol => n_Fe = 0,045 mol

8Al + 3Fe₃O₄ → 4Al₂O₃ + 9Fe

0,04 ← 0,015              ←      0,045

n_{Al bđ} = 0,035 + 0,04 = 0,075 mol

=> m₁ = m_Al + m_Fe3O4 = 0,075.27 + 0,015.232 = 5,505 gam

Phần 2

n_H2 = 0,2925 mol

Giả sử phần 2 = k. phần 1

Bảo toàn e ở phần 2 ta có (3 . 0,035 + 2 . 0,045) . k = 2 . 0,2925 => k = 3

=> m₂ = 3m₁ = 16,515 gam

=> m = m₁ + m₂ = 22,02 gam

%Al = 37% và %Fe₃O₄ = 63%

Đáp án A

Phương pháp giải:

Bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron

Lời giải chi tiết:

Phần 1:

n_H2 = 0,075 => n_Aldư = 0,05

8Al + 3Fe₃O₄ → 4Al₂O₃ + 9Fe

8x→    3x       →4x       →   9x

Chất rắn không tan trong NaOH là Fe (9x mol). Với H₂SO₄ đặc nóng

=> Fe³⁺ (u) và Fe²⁺ (v)

Bảo toàn electron: 3u + 2v = 0,6 . 2

m muối = 400a/2 + 152b = 82,8

=> u = 0,3 và v = 0,15

=> 9x = u + v => x = 0,05

Vậy phần 1 chứa Al (0,05), Al₂O₃ (0,2) và Fe (0,45)

=> m_{Phần 1} = 46,95

=> m_{Phần 2} = m_X - m_{Phần 1} = 187,8

=> m_{Phần 2} = 4m_{Phần 1}

Vậy phần 2 chứa các chất có số mol gấp 4 phần 1.

Phần 2 chứa Al (0,2), Al₂O₃ (0,8) và Fe (1,8)

=> n_O = 0,8 . 3 = 2,4

n_H+ = 12,97 = 4n_NO + 2n_NO2 + 2n_O + 10n_NH4+

=> n_NH4+ = 0,015

Dung dịch A chứa Fe³⁺ (a mol), Fe²⁺ (y mol) và các ion khác.

Bảo toàn Fe => a + b = 1,8

Bảo toàn electron => 3a + 2b + 0,2 . 3 = 1,25 . 3 + 1,51 + 0,015 . 8

=> a = 1,18 và b = 0,62

Đáp án D

Phương pháp giải:

- Tăng giảm khối lượng.

- Bảo toàn nguyên tố.

- Bảo toàn electron.

Lời giải chi tiết:

\(\left\{ \begin{gathered}
Al \hfill \\
F{e_3}{O_4} \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{{t^o}}}\left\{ \begin{gathered}
dd\,\,Z \hfill \\
0,6\,mol\,{H_2} \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{NaOH\,du}}M:Fe{(OH)_2},Fe{(OH)_3}\xrightarrow{{{t^o}}}44\,g\,T\left\{ \begin{gathered}
FeO:x\,mol \hfill \\
F{e_2}{O_3}:y\,mol \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{50g\,\,hh\,A:\,CO + C{O_2}}}hh\,B(CO\,du,C{O_2})\)

CO+O(trong FeO+Fe₂O₃) →CO₂

1                                             1     m↑=44-28=16 g

a                                             a    m↑=16a

Do n_A = n_B => m_B / m_A = (50+16a) /50 = 1,208 => a = 0,65 mol.

Ta có:

56x + 160y = 44

x + 3y = n_Copu = 0,65

=> x = 0,5; y = 0,05 (mol).

BTNT Fe: 3nFe₃O₄ = nFeO + 2nFe₂O₃ => nFe₃O₄ = 0,2 mol f

Al⁰  - 3e → Al^{+ 3}                                  H⁺ + 2e → H₂

Fe₃ ^+8/3 -1e → 3Fe ^{+ 3}                             Fe₃^+8/3 + 2e→ 3Fe ⁺²

Đặt n_Al = b mol. Bảo toàn e: 3b + + 1/3n_Fe3+ = 2n_H2  + 3/2n_Fe2+  => b = 91/180 mol.

=> m=91/180.27+0,2.232= 60,05 gam.

BTNT S: n_H2SO4pu = 3n_Al2(SO4)3 + n_FeSO4 + 3n_Fe2(SO4)3 = 3.91/360 + 0,5 + 3.0,05 = 169/120 mol.

=>V=169/120 /0,7=169/84 lít.

=> m - V= 60,5 - 169/84  = 58,038 ≈ 58,04

Đáp án C

Phương pháp giải:

+ \({n_{Al}} = \frac{{{n_{{H_2}}}}}{{1,5}}\)

+ Bảo toàn electron

+ Bảo toàn nguyên tố

Lời giải chi tiết:

\(\begin{gathered}
P2:X\left\{ \begin{gathered}
Al\,du \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
Fe \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + NaOH\,du}}\left\{ \begin{gathered}
{H_2}:0,015 = > {n_{Al}} = \frac{{{n_{{H_2}}}}}{{1,5}} = 0,01\,mol \hfill \\
Fe:2,52g = 0,045\,mol \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
P1:14,49\,gX\left\{ \begin{gathered}
Al\,du:x \hfill \\
A{l_2}{O_3}:y \hfill \\
Fe:4,5x \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + HNO3\,du}}NO:0,165 \hfill \\
= > \left\{ \begin{gathered}
27x + 102y + 56.4,5x = 14,49 \hfill \\
3x + 3.4,5x = 0,165.3(BT\,electron) \hfill \\
\end{gathered} \right. = > \left\{ \begin{gathered}
x = 0,03 \hfill \\
y = 0,06 \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
= > m = \frac{{4{m_{P1}}}}{3} = \frac{{4.14,49}}{3} = 19,32g \hfill \\
BTNT\,Fe = > nFe = 4,5x = 0,135 \hfill \\
BTNT\,O = > nO = 3y = 0,18 \hfill \\
{n_{Fe}}:{n_O} = 0,135:0,18 = 3:4 = > F{e_3}{O_4} \hfill \\
\end{gathered} \)

Đáp án B

Phương pháp giải:

Lập luận để suy ra thành phần các chất có trong Y (Al dư, Fe, Al₂O₃)

Dựa vào các phản ứng để tính số mol các chất có trong mỗi phần 

Lời giải chi tiết:

Do P2 tác dụng với NaOH sinh ra H₂ => Al dư sau phản ứng nhiệt nhôm => Y gồm Al dư, Fe, Al₂O₃

+P2: nAl dư=nH₂/1,5=0,075 mol;

Chất rắn là Fe: nFe=8,4/56=0,15 mol

=>nAl/nFe=1/2

+ P1: Giả sử số mol

Al dư: x

Fe: 2x

BT e: 3nAl+3nFe=3nNO=>3x+3.2x=3.0,075=>x=0,025 mol

=>mAl₂O₃=6,025-0,025.27-0,05.56=2,55 g=>nAl₂O₃=0,025 mol

=>nO=3nAl₂O₃=0,075 mol

=>nFe/nO=0,05/0,075=2/3 (Fe₂O₃)

m=4m_P1=6,025.4=24,1 gam

Đáp án B

Phương pháp giải:

Do P1+NaOH sinh ra H₂ nên trong phản ứng nhiệt nhôm Al dư.

Chú ý: Chia thành 2 phần không bằng nhau.

Lời giải chi tiết:

\(\begin{gathered}
P1:\left\{ \begin{gathered}
Al\,du \hfill \\
A{l_2}{O_3} \hfill \\
Fe \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
{n_{Al\,du}} = \frac{2}{3}{n_{{H_2}}} = 0,1 \hfill \\
Fe:0,45 = > {n_{A{l_2}{O_3}}} = 0,45.\frac{4}{9} = 0,2 \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
\frac{{{n_{Al\,du}}}}{{{n_{Fe}}}} = \frac{{0,1}}{{0,45}} = \frac{2}{9} \hfill \\
{m_{(1)}} = 48,3 \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
P2:\left\{ \begin{gathered}
\xrightarrow{{BT\,e}}2{n_{{H_2}}} = 3{n_{Al\,du}} + 2{n_{Fe}} = 2,4 \hfill \\
\frac{{{n_{Al\,du}}}}{{{n_{Fe}}}} = \frac{2}{9} \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
Al\,du:0,2 \hfill \\
Fe:0,9 \hfill \\
A{l_2}{O_3}:0,9.\frac{4}{9} = 0,4 \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
= > {m_{(2)}} = 96,6g \hfill \\
= > m = 144,9g \hfill \\
\end{gathered} \)

Đáp án B

Phương pháp giải:

Các phản ứng xảy ra hoàn toàn, hỗn hợp rắn X tác dụng với NaOH giải phóng khí H₂ => X chứa A dư, oxit sắt bị khử hết

n_Al(OH)3 = 46,8 : 78 = 0,6 (mol)

Al + NaOH + H₂O →  NaAlO₂ + 3/2 H₂↑

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Từ n_H2 => n_Al2O3 => n_{O (trong oxit)} = ?

Z gồm Fe, xét quá trình Z tan trong HNO₃

n_NO = 0,58 (mol) => n_{NO3- ( trong muối)} = 3n_NO =? (mol)

=> m_Fe = m_muối – m_NO3-

=> m_{OXIT SẮT} = m_Fe + m_O = ?

Lời giải chi tiết:

Các phản ứng xảy ra hoàn toàn, hỗn hợp rắn X tác dụng với NaOH giải phóng khí H₂ => X chứa A dư, oxit sắt bị khử hết

Al + NaOH + H₂O →  NaAlO₂ + 3/2 H₂↑

0,02                                            ← 0,03 (mol)

n_Al(OH)3 = 46,8 : 78 = 0,6 (mol)

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ +  H₂O

0,29                ← ( 0,6 – 0,02)

Z gồm Fe, xét quá trình Z tan trong HNO₃

n_NO = 0,58 (mol) => n_{NO3- ( trong muối)} = 3n_NO = 3.0,58 =1,74 (mol)

=> m_Fe = 146,52 – 1,74.62 = 38,64(g)

=> m_{OXIT SẮT} = m_Fe + m_O = 38,64 + 0,29.3.16 = 52,56 (g)

Đáp án D

Phương pháp giải:

-  X +NaOH =>H₂ nên X gồm Fe, Al₂O₃ và Al dư.

- X + NaOH => Y : NaAlO₂ và NaOH dư. Chất rắn Z : Fe.

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂  + 1,5 H₂

0,02     0,03

NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃  + NaHCO₃

0,1       0,1

=>  n_{Al ban đầu} = n↓ = 0,1 mol → n_{Al p/u} = 0,08 mol.

ĐLBTNT => n_{O trong oxit sắt}= n_{O trong oxit nhôm}

Fe  -3e → Fe  + 1,5 SO₄^2-

SO₄^2- + 2e → SO₂

→mFe =m_muối - m_SO4

=> m 

Lời giải chi tiết:

-  X + NaOH =>H₂ nên X gồm Fe, Al₂O₃ và Al dư.

- X + NaOH => Y : NaAlO₂ và NaOH dư. Chất rắn Z: Fe.

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂  + 1,5 H₂

0,02     0,03

NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃ + NaHCO₃

0,1       0,1

=>  n_{Al ban đầu} = n↓ = 0,1 mol → n_{Al p/u} = 0,08 mol.

ĐLBTNT => n_{O trong oxit sắt}= n_{O trong oxit nhôm} = 3.0,08/2= 0,12 mol.

Fe  -3e → Fe³⁺  + 1,5 SO₄^2-

       0,22                   0,11 

SO₄^2- + 2e → SO₂

            0,22    0,11      

→mFe = 15,6 – 0,11.96 = 5,04 gam.

=> m = 5,04 + 0,12.16 = 6,96 gam.

Đáp án C

Phương pháp giải:

Phản ứng xảy ra hoàn toàn, chất rắn sau phản ứng + NaOH thu được khí H₂ => chứng tỏ có Al dư sau phản ứng => phản ứng nhiệt nhôm oxit sắt hết. Chất rắn Y gồm có Al₂O₃, Fe và Al dư

Phần 2: Fe không phản ứng với NaOH nên => n_Fe = 16,8 : 56 = 0,3 (mol) ;

Phần 1: n_NH4NO3 = ( 3n_Fe + 3n_Al – 3n_NO)/8 = ( 0,3. 3+ 3a – 3a) /8 = ?(mol)

m_muối = m_Fe(NO3)3 + m_Al(no3)3 + m_NH4NO3

=> m_Al(NO3)3 = ? (g) => n_Al(NO3)3 ≈ 0,714 (mol)

n_NaOH = n_NaAlO2- = n_Al(NO3)3 = ? (mol) ( Bảo toàn nguyên tố Al)

=> V_NaOH = n: C­_M = ?  (lít) = ?(ml)

Lời giải chi tiết:

Phản ứng xảy ra hoàn toàn, chất rắn sau phản ứng + NaOH thu được khí H₂ => chứng tỏ có Al dư sau phản ứng => phản ứng nhiệt nhôm oxit sắt hết. Chất rắn Y gồm có Al₂O₃, Fe và Al dư

Phần 2: n_Fe = 16,8 : 56 = 0,3 (mol) ;

Bảo toàn e => 3n_Al dư = 2 n_H2 => n_Al = 2/3. n_H2 = a (mol)

Phần 1: Nếu không tạo muối NH₄NO₃ thì  n_{e ( Fe, Al dư)} nhường = n_e (NO nhận)

=> 0,3. 3 + 3a = 3a => vô lí

Vậy phải tạo muối NH₄NO₃

=> n_NH4NO3 = ( 3n_Fe + 3n_Al – 3n_NO)/8 = ( 0,3. 3+ 3a – 3a) /8 = 0,1125 (mol)

m_muối = m_Fe(NO3)3 + m_Al(no3)3 + m_NH4NO3

=> m_Al(NO3)3 = 233,7 – 0,3. 242 – 0,1125.80 = 152, 1(g)

n_Al(NO3)3 ≈ 0,714 (mol)

Rắn Y phản ứng vừa đủ với dd NaOH

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

Al + NaOH → NaAlO₂ + 3/2H₂

=> n_NaOH = n_NaAlO2- = n_Al(NO3)3 = 0,714 (mol) ( Bảo toàn nguyên tố Al)

=> V_NaOH = 0,714: 2 = 0,357 (lít) = 357 (ml)

Gần nhất với  352 ml

Đáp án D

Phương pháp giải:

Viết phương trình hóa học xảy ra, tính toán theo phương trình

Lời giải chi tiết:

Phản ứng xảy ra hoàn toàn, nhưng sau phản ứng, hỗn hợp tác dụng với NaOH sinh ra khí

=> X chứa Al dư, oxit sắt bị khử hết.

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 1,5H₂

0,02                         → 0,02       → 0,03      (mol)

n_Al(OH)3 = 8,58 :78 = 0,11 (mol)

Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + 1,5 H₂

0,045                   ← (0,11 – 0,02)               (mol)

Z gồm Fe, xét quá trình Z tan trong H₂SO₄ đặc

n_SO2 = 3,472 : 22,4 = 0,155 (mol)

=> m_Fe = 20,76 – 0,155.96 = 5,88 (gam)

=> m_{Oxit Fe}  = m_Fe + m_O = 5,88 + 0,045.3.16 = 8,04 (gam)

Đáp án B

Phương pháp giải:

Phần 1: n_SO2 = 0,09 mol

Áp dụng bảo toàn electron ta tính được n_Al

Phần 2: n_HNO3 = 0,4.2 = 0,8  mol; n_{H+ dư} = n_NaOH = 0,296 mol

Áp dụng bảo toàn electron ta tính được n_NO

Vậy n_{H+ pứ} = 4.n_NO + 2.n_O → n_O

Khi cho dung dịch NaOH dư vào Y thì Al(OH)₃ và Cr(OH)₃ bị hòa tan hoàn toàn. Khi đó còn lại 5,136 gam Fe(OH)₃ → n_Fe2O3

Bảo toàn nguyên tố O ta tính được n_Cr2O3. Từ đó suy ra m_Cr2O3.

Lời giải chi tiết:

Phần 1: n_SO2 = 0,09 mol

Áp dụng bảo toàn electron ta có n_Al = 0,06 mol

Phần 2: n_HNO3 = 0,4.2 = 0,8  mol; n_{H+ dư} = n_NaOH = 0,296 mol

Áp dụng bảo toàn electron ta có: n_NO = 0,06 mol

Vậy n_{H+ pứ} = 0,8- 0,296 = 4.n_NO+ 2.n_O → n_O = 0,132 mol

Khi cho dung dịch NaOH dư vào Y thì Al(OH)₃ và Cr(OH)₃ bị hòa tan hoàn toàn. Khi đó còn lại 5,136 gam Fe(OH)₃ → n_Fe(OH)3 = 0,048 mol → n_Fe2O3 = 0,024 mol

Bảo toàn nguyên tố O ta có: n_O = 3.n_Fe2O3+ 3.n_Cr2O3 = 0,132 mol → n_Cr2O3 = 0,02 mol

Vậy khối lượng Cr₂O₃ ban đầu là 0,02.152.2 = 6,08 gam

Đáp án C

Phương pháp giải:

Phần 1: Tính số mol Al dư dựa vào số mol H₂

Chất rắn không tan trong dung dịch NaOH dư là Fe

→ n_Fe. Từ đó tính được n_Al2O3

Phần 2: Do tỉ lệ các chất trong hỗn hợp Y ở phần 1 và phần 2 là như nhau nên ta đặt số mol Al; Fe và Al₂O₃ theo tỉ lệ ở phần 1.

Giả sử có sản phẩm khử là NH₄NO₃ y mol

Từ số mol HNO₃ và khối lượng của Y để tính được số mol Al; Fe và Al₂O₃ trong phần 2

Bảo toàn nguyên tố N ta suy ra n_{NO3- trong muối kim loại}

Vậy khối lượng muối là m =m_Al3++ m_Fe3++ m_{NO3- trong muối kim loại} + m_NH4NO3

Lời giải chi tiết:

Phần 1: n_H2 = 0,075 mol → n_{Al dư} = 0,05 mol

Chất rắn không tan trong dung dịch NaOH dư là Fe

Ta có: n_Fe = 5,6 : 56 = 0,1 mol

2Al + Fe₂O₃ \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)Al₂O₃ + 2Fe

Theo phương trình ta có n_Al2O3 = ½.n_Fe = 0,05 mol

Vậy khối lượng phần 1 là m_{phần 1} = m_Al2O3+ m_Fe + m_{Al dư} = 0,05.102 + 0,1.56 + 0,05.27 = 12,05 gam

=> m _{phần 2} = 36,15 – 12,05 = 24,1 gam

=> m _{phần 2} = 2 m _{phần 1}

Phần 2:

Do phần 2 gấp đôi phần 1 nên ta có:

n_Al = 0,1 mol

n_Fe = 0,2 mol

n_Al2O3 = 0,1 mol => n_O = 3n_Al2O3 = 0,3 mol

Giả sử phản ứng tạo NH₄NO₃ (x mol)

Mặt khác ta có công thức giải nhanh:

n_HNO3 = 2n_O + 4n_NO + 10n_NH4NO3 => 0,85.2 = 2.0,3 + 4.0,15 + 10x => x = 0,05 mol

BTNT “N”: n_HNO3 = n_{NO3- muối KL} + n_NO + 2n_NH4NO3

=> 1,7 = n_{NO3- muối KL} + 0,15 + 2.0,05 => n_{NO3- muối KL} = 1,45 mol

=> m _muối = m_Al + m_Fe + m_{NO3- muối KL} + m_NH4NO3

                = 0,3.27 + 0,2.56 + 1,45.62 + 0,05.80 = 113,2 gam gần nhất với 113 gam

Đáp án C

Phương pháp giải:

Phần 2: n_H2 → n_{Al dư}

Do Al dư nên oxit sắt bị khử hết → Chất rắn còn lại là Fe

Phần 1: có cùng tỉ lệ số mol như phần 2

Áp dụng định luật bảo toàn electron để tìm số mol Al, Fe và Al₂O₃ có trong hỗn hợp Y.

Có n_Al, n_Fe suy ra n_O trong Fe_aO_b. Từ đó suy ra công thức của oxit sắt.

Giá trị m = m_{phần 1} + m_{Phần 2}

Lời giải chi tiết:

Phần 2: n_H2 = 0,015 mol → n_{Al dư} = 0,01 mol

Do Al dư nên oxit sắt bị khử hết → Chất rắn còn lại là Fe: 2,52 gam → n_Fe = 0,045 mol

Phần 1: có cùng tỉ lệ số mol như phần 2 nên n_Al = x mol; n_Fe = 4,5x mol và m_Al2O3 = y mol

→ 27x + 56.4,5x + 102y = 14,49 gam

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3.n_Al + 3.n_Fe = 3.n_NO

→ 3x+ 3.4,5x = 3.0,165

Giải hệ ta có: x = 0,03 và y = 0,06

Vậy phần 1 gấp 3 lần phần 2

Suy ra m = m_X = 14,49 + 14,49/3 = 19,32 gam

Xét phần 1: Bảo toàn nguyên tố Al ta có: n_Al = n_{Al dư} + 2.n_Al2O3 = x+ 2y = 0,15 mol

Ta có: n_Fe = 4,5x = 0,135 mol

Suy ra m_O = 14,49 - m_Al - m_Fe = 14,49- 0,15.27- 0,135.56 = 2,88 gam suy ra n_O = 0,18 mol

→ Tỉ lệ a : b = n_Fe : n_O = 0,135 : 0,18 = 3:4

Suy ra công thức oxit là Fe₃O₄

Đáp án C

Phương pháp giải:

Do cho X vào NaOH dư thu được khí H₂ nên trong phản ứng nhiệt nhôm Al dư, oxit sắt phản ứng hết.

X gồm Al dư, Fe, Al₂O₃.

- Cho X phản ứng với NaOH dư: Từ số mol H₂ suy ra số mol của Al

- Sục CO₂ dư vào Y tính được n_Al(OH)3

BTNT “Al” tính được số mol của Al₂O₃ => n_{O (oxit)}

- Xét phản ứng của Z (Fe) với H₂SO₄ đặc nóng:

Đặt n_FeSO4 = x và n_Fe2(SO4)3 = y (mol)

m _muối => (*)

BTe: 2n_Fe2+ + 3n_Fe3+ = 2n_SO2 => (**)

Giải hệ (*) và (**) được x, y => n_Fe(oxit)

Tính được m = m_Fe(oxit) + m_O(oxit)

Lời giải chi tiết:

Do cho X vào NaOH dư thu được khí H₂ nên trong phản ứng nhiệt nhôm Al dư, oxit sắt phản ứng hết.

X gồm Al dư, Fe, Al₂O₃.

- Cho X phản ứng với NaOH dư: n_H2 = 0,03 mol;

(1) Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 1,5H₂

     0,02                  ←       0,02 ←      0,03

(2) Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O

- Sục CO₂ dư vào Y: n_Al(OH)3 = 8,58 : 78 = 0,11 mol

(3) NaAlO₂ + CO₂ + 2H₂O → Al(OH)₃ + NaHCO₃

       0,11 ←                               0,11

=> n_NaAlO2(2) = n_NaAlO2(3) – n_NaAlO2(1) = 0,11 – 0,02 = 0,09 => n_Al2O3 = 0,09:2 = 0,045 mol

BTNT “O”: n_O(oxit) = 3n_Al2O3 = 3.0,045 = 0,135 mol

- Xét phản ứng của Z (Fe) với H₂SO₄ đặc nóng:

Đặt n_FeSO4 = x và n_Fe2(SO4)3 = y (mol)

m _muối = 152x + 400y = 20,76 (*)

BTe: 2n_Fe2+ + 3n_Fe3+ = 2n_SO2 => 2x + 3.2y = 2.0,155 (**)

Giải hệ (*) và (**) được x = 0,005 và y = 0,05

=> n_Fe(oxit) = 0,005 + 0,05.2 = 0,105 mol

Vậy m = m_Fe(oxit) + m_O(oxit) = 0,105.56 + 0,135.16 = 8,04 gam

Đáp án A

Phương pháp giải:

- Sau phản ứng chia làm hai phần bằng nhau, vậy mỗi phần tương đương với lượng phản ứng ban đầu là 0,015 mol Cr₂O₃, 0,02 mol FeO và a/2  = b mol Al. Số mol các chất trong mỗi phần của hỗn hợp Y là như nhau. (Al, Al₂O₃, Cr, Cr₂O₃, Fe, FeO).

- Các chất phản ứng với dd NaOH loãng là Al, Al₂O₃. Riêng Cr₂O₃ chỉ phản ứng với dd NaOH đặc

- Các chất phản ứng với dd HCl loãng nóng, tạo H₂ là Al, Cr, Fe.

- Vậy xét P1: Al + NaOH và Al₂O₃ + 2NaOH          

                      x       x             y              2y

 => Số mol Al ban đầu  = x + 2y  = n_NaOH  = 0,04 mol

- Xét các phản ứng nhiệt nhôm

            2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

            2Al + 3FeO → Al₂O₃ + 3Fe

- Xét phản ứng với dd HCl, ta có tỉ lệ

            Al → 1,5H₂ ;  Cr→ H₂; Fe → H₂

Tính toán theo các phương trình hóa học trên để tính hiệu suất phản ứng.

Lời giải chi tiết:

- Sau phản ứng chia làm hai phần bằng nhau, vậy mỗi phần tương đương với lượng phản ứng ban đầu là 0,015 mol Cr₂O₃, 0,02 mol FeO và b mol Al (với b = a/2). Số mol các chất trong mỗi phần của hỗn hợp Y là như nhau. (Al, Al₂O₃, Cr, Cr₂O₃, Fe, FeO).

Chú ý: Nhiều HS giải cho rằng FeO phản ứng hết. Điều này có thể không chính xác và không khẳng định được.

- Các chất phản ứng với dd NaOH loãng là Al, Al₂O₃. Riêng Cr₂O₃ chỉ phản ứng với dd NaOH đặc

- Các chất phản ứng với dd HCl loãng nóng, tạo H₂ là Al, Cr, Fe.

- Vậy xét P1: Al + NaOH và Al₂O₃ + 2NaOH          

                       x         x            y              2y

 => Số mol Al ban đầu  = x + 2y  = n_NaOH  = 0,04 mol

- Xét các phản ứng nhiệt nhôm

2Al + Cr₂O₃ → Al₂O₃ + 2Cr

 m        m/2                       m

2Al + 3FeO → Al₂O₃ + 3Fe

n                                     1,5n

- Xét phản ứng với dd HCl, ta có tỉ lệ

Al → 1,5H₂ ;  Cr → H₂; Fe → H₂

 => n_H2  = 1,5x + m + 1,5n và x = 0,04 – m – n

 => 1,5 (0,04 – m – n) + m + 1,5n  = 0,05  => 0,06 - 1,5m - 1,5n + m + 1,5n  = 0,05

 => 0,06 – 0,5m  = 0,05  => m  = 0,02

 => Số mol Cr₂O₃ phản ứng  = m/2  = 0,01 mol

 => h  = 0,01/0,015*100%  = 66,67%.

- Đến đây ta thấy rằng lượng FeO phản ứng không ảnh hưởng tới kết quả phản ứng của Cr₂O₃.

Gọi x là % Cr₂O₃ đã phản ứng

0,5a = 0,04

0,5a*3 - 0,015x*2 = 0,05*2

 =>a = 0,08 và x = 0,6667

Hoặc: (0,04*3-0,05*2):2*100:0,015 = 66,667%

Đáp án D

Phương pháp giải:

Bài toán hỗn hợp kim loại, oxit tan hết trong HNO₃ 

- Quy hỗn hợp về dạng: KL, O

=> Công thức giải nhanh:

n_e = n_{e KL} = n_NO2 + 3n_NO + 8n_N2O + 10n_N2 + 8n_NH4NO3 + 2n_O

n_HNO3 = 2n_NO2 + 4n_NO + 10n_N2O + 12n_N2 + 10n_NH4NO3 + 2n_O

Lời giải chi tiết:

- Phần 1:

n_H2 = 1,68: 22,4 = 0,075 mol

Khi cho hỗn hợp + NaOH tạo khí => Al dư => ở phản ứng nhiệt nhôm, Fe₂O₃ hết

=> chất rắn sau phản ứng với NaOH là Fe

Al + NaOH + H₂O → NaAlO₂ + 1,5H₂

=> n_Al = 2/3 n_H2 = 0,05 mol ; n_Fe = 0,1 mol

         2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

Mol   0,1       0,05        0,05       0,1

m₁ = (0,1 + 0,05).27 + 0,05.160 = 12,05g

=> m₁: m_hh = 12,05: 36,15 = 1: 3

=> khối lượng của phần 2 gấp đôi phần 1

- Phần 2: Từ số mol phần 1 => Quy hỗn hợp thành: 0,3 mol Al ; 0,2 mol Fe ; 0,3 mol O

n_HNO3 = 0,85.2 = 1,7 mol ; n_NO = 3,36: 22,4 = 0,15 mol

Ta có: n_HNO3 = 4n_NO + 2n_O + 10n_NH4NO3

=> n_NH4NO3 = 0,05 mol

Bảo toàn nguyên tố H: n_HNO3 = 4n_NH4NO3 + 2n_H2O

=> n_H2O = 0,75 mol

Bảo toàn khối lượng: m₂ + m_HNO3 = m_muối + m_NO + m_H2O

=> m_muối = 2.12,05 + 1,7.63 – 0,15.30 – 0,75.18 = 113,2g

Đáp án C