Hỗn hợp X gồm Al, F e 2 O 3 có khối lượng 21,67 gam. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí (giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử F e 2 O 3 thành Fe). Hòa tan hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch NaOH dư thu được 2,016 lít khí H 2 (đktc) và 12,4 gam chất rắn không tan. Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:
A. 45%
B. 50%
C. 71,43%
D. 75%
2Al + F e 2 O 3 → A l 2 O 3 + 2Fe
Sau phản ứng cho hỗn hợp rắn tác dụng với dd NaOH thấy có khí thoát ra, suy ra có Al dư.
Vậy hỗn hợp rắn: Fe, A l 2 O 3 , Al (dư) và F e 2 O 3 (nếu dư).
Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:
m X = m r ắ n tan + m r ắ n k h ô n g tan
= 21,67 - 12,4 = 9,27g
Mà m r ắ n tan = m A l d u + m A l 2 O 3
2Al + 2NaOH + 2 H 2 O
→ 2 N a A l O 2 + 3 H 2 1
Theo PTHH (1), ta có:
⇒ m A l d u = 0,06.27 = 1,62g
⇒ m A l 2 O 3 p u = m r a n tan - m A l d u
= 9,27-1,62=7,65 g
⇒ n A l 2 O 3 p u = 0,075mol
⇒ n A l p u = n F e s p = 2 n A l 2 O 3 p u
= 0,075.2 = 0,15 mol
Ta có:
m ran khong tan = mFe (sp) = mFe2O3(neu dư)
⇒ m F e 2 O 3 (neu dư)=12,4-0,15.56 = 4g
⇒ n F e 2 O 3 dư = 4/160 = 0,025 mol
Giả sử phản ứng hoàn toàn thì Al sẽ dư → Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm theo F e 2 O 3 .
⇒ H = 0,075.100/0,1 = 75%
⇒ Chọn D.