Trộn 10,8g bột Al với 34,8g bột Fe3O4 rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H2SO4 loãng (dư) thu được 10,752 lít khí H2 (đktc). Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTa có : nAl = 10,8 / 27 = 0,4 mol ;
\(\begin{array}{*{20}{l}} {nF{e_3}{O_4}\; = {\rm{ }}34,8{\rm{ }}/{\rm{ }}232{\rm{ }} = {\rm{ }}0,15{\rm{ }}mol\;;\;n{\rm{ }}{H_2}\; = {\rm{ }}10,752{\rm{ }}/{\rm{ }}22,4{\rm{ }} = {\rm{ }}0,48{\rm{ }}mol}\\ {8{\rm{ }}Al{\rm{ }} + \;{\rm{ }}3{\rm{ }}F{e_3}{O_4}\; \to {\rm{ }}4A{l_2}{O_3}\; + {\rm{ }}9{\rm{ }}Fe}\\ {8x/3\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}x{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;3x} \end{array}\)
Gọi số mol Fe3O4 phản ứng là x mol
Vì hiệu suất không đạt 100% nên cả Al và Fe3O4 đều chưa phản ứng hết.
⇒ hỗn hợp chất rắn Al dư, Fe3O4 dư , Al2O3 và Fe.
Theo phản ứng
\(\begin{array}{*{20}{l}} {n{\rm{ }}A{l_{pu\;}} = {\rm{ }}8x/3\;mol\; \Rightarrow \;nA{l_{du}}\; = \;{\rm{ }}(0,4{\rm{ }} - \;8x/3){\rm{ }}mol}\\ \begin{array}{l} 2{\rm{ }}Al\;{\rm{ }}\; + \;{\rm{ }}3{\rm{ }}{H_2}S{O_4}\; \to {\rm{ }}A{l_2}{\left( {S{O_4}} \right)_3}\; + \;{\rm{ }}3{H_2}\\ (0,4 - \frac{8}{3}x)\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;\frac{3}{2}(0,4 - \frac{8}{3}x)\\ Fe{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4}\; \to {\rm{ }}FeS{O_4}\; + {\rm{ }}{H_2}\\ 3x{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;\;{\rm{ }}\;3x\\ \begin{array}{*{20}{l}} { \Rightarrow \;3/2(0,4{\rm{ }} - \;8x/3)\; + {\rm{ }}3x{\rm{ }} = {\rm{ }}0,48\; \Rightarrow \;x{\rm{ }} = {\rm{ }}0,12{\rm{ }}mol}\\ { \Rightarrow \;H{\rm{ }} = {\rm{ }}0,12/0,15\;.{\rm{ }}100\% {\rm{ }} = {\rm{ }}80\% } \end{array}\;\\ \;\; \end{array} \end{array}\)
