Câu 8: Một hỗn hợp X gồm Al và Fe3O4. Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm trong môi trường không có không khí. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được rắn Y. Nếu đem rắn ½ Y tác dụng với dung dịch NaOH dư thất thoát ra 3,36 (l) khí H2 (đktc). Mặt khác, cũng cho lượng 1/2 Y trên tan hết trong dung dịch HCl thu được 13,44 (l) khí H2 (đktc). Tính khối lượng mỗi chất có trong hỗn hợp X?
Ta có: chất rắn sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn hoàn tan vào dd NaOH thấy có khí thoát ra => chất rắn sau phản ứng chứa Aldư, Fe, Al2O3
PTHH:
\(8Al+3Fe_3O_4\xrightarrow[]{t^o}9Fe+4Al_2O_3\) (1)
\(2NaOH+2Al+2H_2O\rightarrow2NaAlO_2+3H_2\) (2)
\(2NaOH+Al_2O_3\rightarrow2NaAlO_2+H_2O\) (3)
\(2Al+6HCl\rightarrow2AlCl_3+3H_2\) (4)
\(Fe+2HCl\rightarrow FeCl_2+H_2\) (5)
\(Al_2O_3+6HCl\rightarrow2AlCl_3+3H_2O\) (6)
\(n_{H_2\left(2\right)}=\dfrac{3,36}{22,4}=0,15\left(mol\right);n_{H_2\left(4,5\right)}=\dfrac{13,44}{22,4}=0,6\left(mol\right)\)
Theo (2): \(n_{Al\left(\dfrac{1}{2}Y\right)}=\dfrac{2}{3}n_{H_2}=0,1\left(mol\right)\)
Theo (4), (5): \(\dfrac{3}{2}n_{Al\left(\dfrac{1}{2}Y\right)}+n_{Fe\left(\dfrac{1}{2}Y\right)}=n_{H_2}\)
=> \(n_{Fe\left(\dfrac{1}{2}Y\right)}=0,6-\dfrac{3}{2}.0,1=0,45\left(mol\right)\)
Trong Y có: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Al}=0,1.2=0,2\left(mol\right)\\n_{Fe}=0,45.2=0,9\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
Theo (1): \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Fe_3O_4}=\dfrac{1}{3}n_{Fe}=0,3\left(mol\right)\\n_{Al\left(pư\right)}=\dfrac{8}{9}n_{Fe}=0,8\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
=> \(\left\{{}\begin{matrix}m_{Al\left(bđ\right)}=\left(0,8+0,2\right).27=27\left(g\right)\\m_{Fe_3O_4}=0,3.232=69,6\left(g\right)\end{matrix}\right.\)