Cách giải bài tập CO khử oxit kim loại hay, chi tiết

Lý thuyết và Phương pháp giải

xCO + M₂O_x → 2M + xCO₂

Phương pháp giải

- Phương chung để giải là dùng phương pháp bảo toàn electron hoặc bảo toàn nguyên tố hoặc bảo toàn khối lượng, hoặc tang giảm khối lượng để giải.

Chú ý :

+  Trong các phản ứng của C, CO, H₂ thì số mol CO= n_CO2, n_C= n_CO2, n_H2= n_H2O.

+  Các chất khử C, CO, H₂ không khử được các oxit MgO, Al₂O₃ và các oxit khác của kim loại kiềm và kiềm thổ.

+ Đa số khi giải chúng ta chỉ cần viết sơ đồ chung của phản ứng, chứ không cần viết PTHH cụ thể, tuy nhiên các phản ứng nhiệt nhôm nên viết rõ PTHH vì bài toán còn liên quan nhiều chất khác.

+ Thực chất khi cho CO, H₂ tác dụng với các chất rắn là oxit thì khối lượng của chất rắn giảm đi chính là khối lượng của oxi trong các oxit.

Bài tập vận dụng

Bài 1: Khử hoàn toàn 69,6 gam hỗn hợp A gồm FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ và CuO ở nhiệt độ cao thành kim loại cần 24,64 lít khí CO (đktc) và thu được x gam chất rắn. Cũng cho 69,6 gam A tác dụng với dung dịch HCl vừa đủ thu được dung dịch B chứa y gam muối. Cho B tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy tạo thành z gam kết tủa.

a) Giá trị của x là

A. 52,0g.        B. 34,4g. 

C. 42,0g.        D. 28,8g.

b) Giá trị của y là

A. 147,7g.        B. 130,1g.      

C. 112,5g.        D. 208,2g.

c) Giá trị của z là

A. 70,7g.        B. 89,4g.   

C. 88,3g.        D. 87,2.g

Hướng dẫn:

a) n_CO = 24,64/22,4 = 1,1 mol

Ta có: aCO + M₂O_a → 2M + aCO₂

Theo phương pháp tăng giảm khối lượng:

Cứ 1 mol CO phản ứng → khối lượng chất rắn giảm đi 16 gam

→ Vậy có 1,1 mol CO phản ứng → khối lượng chất rắn giảm đi 16.1,1 = 17,6 gam

→ Khối lượng chất rắn sau phản ứng là: x = 69,6 – 17,6 = 52 gam

→ Đáp án A

b) Theo ý a) ta có hỗn hợp oxit bị khử hoàn toàn → n_O(oxit) = n_{CO phản ứng} = 1,1 mol

69,6 gam A + dung dịch HCl (vừa đủ) → dung dịch B chứa y gam muối

M₂O_a + 2aHCl → 2MCl_a + xH₂O

Theo phương pháp tăng giảm khối lượng:

Ta nhận thấy 1 mol O trong oxit bị thay thế bởi 2 mol Cl để tạo thành muối → khối lượng muối tăng so với khối lượng oxit là: 2.35,5 – 16 = 55 gam

→ 1,1 mol O trong oxit bị thay thế bởi 2,2 mol Cl → khối lượng muối tăng so với khối lượng oxit là: 1,1.55 = 60,5 gam

→ y = 69,6 + 60,5 = 130,1 gam

→ Đáp án B

c) Cho B + dung dịch NaOH dư → z gam kết tủa

MCl_a + aNaOH → M(OH)_a + aNaCl

Theo phương pháp tăng giảm khối lượng:

Ta nhận thấy 1 mol Cl trong muối bị thay thế bởi 1 mol OH để tạo thành hiđroxit → khối lượng hiđroxit giảm so với khối lượng muối là: 35,5 – 17 = 18,5 gam

→ 2,2 mol Cl trong muối bị thay thế bởi 2,2 mol OH → khối lượng hiđroxit giảm so với khối lượng muối là: 18,5.2,2 = 40,7 gam

→ z = 130,1 – 40,7 = 89,4 gam

→ Đáp án B

Bài 2: Dẫn một luồng khí CO qua ống sứ đựng m gam hỗn hợp CuO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ và Al₂O₃ rồi cho khí thoát ra hấp thụ hết vào dung dịch nước vôi trong dư thu được 15 gam kết tủa. Chất rắn còn lại trong ống sứ có khối lượng 215,0 gam. Giá trị của m là

A. 217,4g.        B. 219,8g.       

C. 230,0g.        D. 249,0g.

Hướng dẫn:

Cách 1: Ta có xCO + M₂O_x → 2M + xCO₂

→ n_CO = n_CO2 = 0,15 mol

m; m’ lần lượt là khối lượng chất rắn trước và sau phản ứng

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

m + m_CO = m' + m_CO2 → m + 0,15.28 = 215 + 0,15.44 → m = 217,4g

→ Đáp án A

Cách 2:

Theo phương pháp tăng giảm khối lượng:

Cứ 1 mol CO phản ứng lấy mất 1 mol O trong oxit tạo ra 1 mol CO₂ → khối lượng chất rắn giảm đi 16 gam

→ Vậy có 0,15 mol CO phản ứng → khối lượng chất rắn giảm đi 16.0,15 = 2,4 gam

→ Khối lượng chất rắn ban đầu là: m = 215 + 2,4 = 217,4 gam

→ Đáp án A