Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm m gam A gồm bột Al và oxit sắt Fexoy trong điều kiện không có không khí, được hỗn hợp B. Nghiền nhỏ, trộn đều hỗn hợp B rồi chia thành 2 phần:
- Phần 1 có khối lượng 14,49 gam được hoà tan hết trong dung dịch HNO3 đun nóng thu được dung dịch C và 3,696 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất).
- Phần 2 tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đun nóng thấy giải phóng 0,336 lít khí H2 và còn lại 2,52 gam chất rắn.
Xác định giá trị của m và công thức của oxit sắt. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và các thể tích khí đo ở đktc.
2yAl +3FexOy -to-> 3xFe + yAl2O3 (1)
phần 1 : Fe +4HNO3 --> Fe(NO3)3 + NO +2H2O (2)
Al2O3 + 6HNO3 --> 2Al(NO3)3 +3H2O (3)
Al +4HNO3 --> Al(NO3)3 +NO +2H2O (4)
P2 : Al2O3 +2NaOH --> 2NaAlO2 +H2O (5)
2Al +2H2O +2NaOH --> 2NaAlO2 +3H2 (6)
vì khi cho phần 2 td vs NaOH dư thấy giải phóng H2 => Al dư sau (1)
nH2=0,015(mol)
nFe(P2)=0,045(mol)
giả sử P1 gấp k lần P2
=> nFe(P1)=0,045k(mol)
theo (5) : nAl(P2)=2/3nH2=0,01(mol)
=>nAl(P1)=0,01k(mol)
nNO=0,165(mol)
theo (2,4) :nNO=(0,045k+0,01k) (mol)
=>0,055k=0,165=> k=3
=>nAl(P1)=0,03(mol)
nFe(p1)=0,135(mol)
\(\Sigma nFe=0,045+0,135=0,18\left(mol\right)\)
\(\Sigma nAl=0,03+0,01=0,04\left(mol\right)\)
mAl2O3=\(14,49-0,135.56-0,03.27=6,12\left(g\right)\)
nAl2O3(P1)=0,06(mol)
=> nAl2O3(P2)=0,02(mol)
\(\Sigma nAl2O3=0,08\left(mol\right)\)
theo (1) : nFe=3x/ynAl2O3
=> 0,18=3x/y.0,08=> x/y=3/4
=>CTHH : Fe3O4
theo (1) :nFe3O4 =1/3nFe=0,06(mol)
=>m=0,04.27+0,06.232=15(g)