Bài toán khử oxit kim loại bằng C và CO - Hoá học lớp 11

Bài toán khử oxit kim loại bằng C và CO

Với Bài toán khử oxit kim loại bằng C và CO Hoá học lớp 11 gồm đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa và bài tập trắc nghiệm có lời giải chi tiết sẽ giúp học sinh ôn tập, biết cách làm dạng bài tập khử oxit kim loại bằng C và CO từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn Hoá học lớp 11.

A. Phương pháp giải & Ví dụ minh họa

    M₂O_n + nCO −^tº→ 2M + nCO₂↑

- Sử dụng định luật bảo toàn nguyên tố C để giải toán kết hợp với định luật bảo toàn khối lượng.

    m_{oxit KL} + m_CO = m_KL + m_CO2

→ n_O(Oxit) = n_CO = n_CO2 và m_oxitKL = m_KL + m_O

Chú ý: Đốt cháy Cacbon bởi oxi: Có 2 trường hợp

    +) Nếu thừa oxi: C + O₂ → Hỗn hợp khí sau phản ứng gồm CO₂ và O₂ (dư).

    +) Nếu thiếu oxi: C + O₂ → Hỗn hợp khí sau phản ứng gồm CO₂ và CO dư.

Ví dụ minh họa

Bài 1: Khử 16g hỗn hợp các oxit kim loại: FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄, CuO, PbO bằng khí CO ở nhiệt độ cao, khối lượng chất rắn thu được là 11,2 g. Tính thể tích khi CO đã tham gia phản ứng (đktc)

Hướng dẫn:

Áp dụng ĐLBT khối lượng

n_CO2 = n_CO = x mol

m_oxit + m_CO = m_CR + m_CO2

16 + 28x = 11,2 + 44x ⇒ x=0,3

⇒ V_CO = 6,72 lit

Bài 2: Dẫn một luồng khí CO dư qua ống sứ đựng Fe₃O₄ và CuO nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 2,32 gam hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra khỏi bình được dẫn qua dung dịch nước vôi trong dư thu được 5 gam kết tủa. Tính tổng khối lượng 2 oxit trong hỗn hợp đầu.

Hướng dẫn:

Phương trình phản ứng:

        4CO + Fe₃O₄ → 4CO₂↑ + 3Fe

        CO + CuO → CO₂↑ + Cu

        CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O

n_CO2 = n_CaCO3 = 5/100 = 0,05 mol

Áp dụng định luật bảo toàn nguên tố C ta có: n_CO = n_CO2 = 0,05 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m_{oxit kl} + m_CO = m_kl + m_CO2

⇒ m_{oxit kl} = 2,32 + 0,05.44 – 0,05,28 = 3,12 gam

Bài 3: Khử hoàn toàn 32,20 gam hỗn hợp gồm CuO, Fe₂O₃ và ZnO bằng CO ở nhiệt độ cao thu được 25,00 gam hỗn hợp X gồm 3 kim loại. Cho X tác dụng vừa đủ với dung dịch HNO₃ thì thu được V lít khí NO duy nhất (đktc) và dung dịch chứa m gam muối (không chứa NH₄NO₃). Tính thể tích khí NO thoát ra và m gam muối thu được

Hướng dẫn:

Ta có: n_CO = n_CO2 = x mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng : m_{oxit kl} + m_CO = m_kl + m_CO2

⇔ 32,2 + 28x = 25 + 44x ⇒ x = 0,45 mol

Trong quá trình phản ứng chỉ có sự thay đỏi số oxi hóa của C và N.

Phương trình cho nhận e: C⁺² - 2e → C⁺⁴ ; N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Áp dụng bảo toàn e cho toàn quá trình ta có: 0,45.2 = 3.n_NO ⇒ n_NO = 0,3 mol

Vậy thể tích khí NO thu được là V = 0,3.22,4 = 6,72 lít

n_NO3^- tạo muối = 3n_NO = 0,3.3 = 0,9 mol

Khối lượng muối thu được là m = m_kl + m_NO3^- = 25 + 0,9.62 = 80,8 gam.

B. Bài tập trắc nghiệm

- CO khử được các oxit kim loại đứng sau Zn trong dãy hoạt động hóa học.

Bài 1: Trong các phản ứng hoá học sau, phản ứng nào sai?

A. 3CO + Fe₂O₃ −^tº→ 3CO₂↑ + 2Fe

B. CO + Cl₂ → COCl₂

C. 3CO + Al₂O₃ −^tº→ 2Al + 3CO₂↑

D. 2CO + O₂ −^tº→ 2CO₂↑

Lời giải:

Đáp án: C

Bài 2: Nhóm gồm các khí đều cháy được (pứ với oxi) là:

A. CO, CO₂.        B. CO, H₂.        C. O₂, CO₂.        D. Cl₂, CO.

Lời giải:

Đáp án: B

Bài 3: Khí B có tính chất: rất độc, không màu, ít tan trong nước, cháy trong không khí sinh ra chất khí làm đục nước vôi trong. Khí B là:

A. H₂.        B. CO.        C. Cl₂.        D. CO₂.

Lời giải:

Đáp án: B

Bài 4: Dẫn luồng khí CO qua hổn hợp Al₂O₃, MgO, Fe₂O₃, CuO (nóng) sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được chất rắn là

A. Al₂O₃, MgO, Fe, Cu

B. Al,Fe,Cu,Mg

C. Al₂O₃, Mg, Fe, Cu

D. Al₂O₃, MgO, Fe₃O₄, Cu

Lời giải:

Đáp án: A

Bài 5: 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, Fe, Cu.        B. Mg, Fe, Cu.

C. MgO, Fe₃O₄, Cu.        D. Mg, Al, Fe, Cu.

Lời giải:

Đáp án: A

Bài 6: Cho V lít hỗn hợp khí (ở đktc) 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 0,48 gam. Giá trị của V là

A. 0,448.        B. 0,672        C. 0,224.        D. 0,560.

Lời giải:

Đáp án: B

n_CO + n_H2 = n_O = m_{cr giảm}/16 = 0,03 mol ⇒ V = 0,03.22,4 = 0,672 lít

Bài 7: Cho luồng khí CO (dư) đi qua 56 gam hỗn hợp X gồm CuO và MgO nung nóng đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 49,6 gam chất rắn. Khối lượng CuO có trong hỗn hợp X là

A. 48 gam.        B. 40 gam.        C. 16 gam        D. 32 gam.

Lời giải:

Đáp án: C

n_CuO = n_O = n_{cr giảm} = (56-49,6)/16 = 0,4 mol ⇒ m_CuO = 0,4.64 = 16 gam

Bài 8: Khử hoàn toàn một oxit sắt X ở nhiệt độ cao cần vừa đủ V lít khí CO (ở đktc), sau phản ứng thu được 33,6 gam Fe và 17,92 lít khí CO₂ (đktc). Công thức của X và giá trị V lần lượt là

A. Fe₃O₄ và 17,92.        B. Fe₃O₄ và 8,96

C. FeO và 8,96        D. Fe₂O₃ và 17,92.

Lời giải:

Đáp án: A

n_CO = n_CO2 = 0,8 mol ⇒ V = 17,92 lít; Gọi CT của X là: Fe₂O_n; n_Fe2On = n_Fe/2 = 33,6/2.56 = 0,3 mol; m_Fe2On = 33,6 + 44.0,8 – 28.0,8 = 46,4; M_Fe2On = 46,4/0,3 = 464/3 ⇒ 56.2 + 16n = 464/3 ⇒ n = 8/3. X là Fe₃O₄

Bài 9: Dẫn từ từ V lít khí CO (ở đktc) 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 19 gam kết tủa. Giá trị của V là:

A.12,768        B. 2,128        C. 4,256        D. 8,512

Lời giải:

Đáp án: C

n_CO = n_CO2 = n_CaCO3 = 19/100 = 0,19 mol ⇒ V = 0,19.22,4 = 4,256 lít

Bài 10: Khử hoàn toàn m gam Fe₂O₃ bằng V lít khí CO (vừa đủ) thu được chất rắn C. Hòa tan hoàn toàn chất rắn C thu được bằng dung dịch axit HNO₃ thu được 6,72 lít NO (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của V là:

A. 6,72 lít        B. 8,96 lít        C. 10,08 lít        D. 11,2 lít

Lời giải:

Đáp án: C

Bảo toàn e cho C, N ta có 2n_CO = 3n_NO ⇒ n_CO = 0,3.3/2 = 0,45 ⇒ V = 10,08 lít