Câu 1 Dùng 301,25 gam hỗn hợp tecmit (Al và Fe2O3 theo tỉ lệ mol tương ứng 3:1 để hàn vết nứt trên đường ray tàu hỏa có thể tích V cm³ biết lượng sắt cần hàn cho vết nứt là 79% lượng sắt sinh ra khối lượng riêng của Fe là 7,9 gam/cm³ chỉ xảy ra phản ứng khử Fe2O3 thành Fe với hiệu suất của phản ứng bằng 96% giá trị V là ?
Câu 2
Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al2O3 người ta dùng 150 tấn quặng bauxite để điều chế nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al2O3 giả sử toàn bộ lượng nhôm để điều chế được dùng để sản xuất thanh nhôm làm cửa thì sản xuất được x thanh biết rằng khói lượng nhôm trong một thanh nhôm là 5 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 85% giá trị x là ?
Quảng cáo
4 câu trả lời 532
Câu 1: Phản ứng nhiệt nhôm (thermit)
Phương trình phản ứng: Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3
+ Tỉ lệ mol: Fe₂O₃ : Al = 1 : 2
+ Tổng mol chất tham gia = 1 (Fe₂O₃) + 2 (Al) = 3 mol
+ Nhưng đề bài nói theo tỉ lệ mol 1:3 (Fe₂O₃ : Al)
=> Vậy phương trình sẽ cần điều chỉnh tỉ lệ theo đề bài:
+ Nếu theo 1 mol Fe₂O₃ thì dùng 3 mol Al.
→ Phản ứng không đúng tỷ lệ tối ưu. Nhưng đề nói rõ: dùng theo tỉ lệ mol 1:3, nên đây là lượng dư Al, phản ứng vẫn theo phương trình đúng tỉ lệ là:
Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3
+ ố mol hỗn hợp
Gọi số mol Fe₂O₃ là n mol → số mol Al = 3n
→ Khối lượng hỗn hợp:
m = n.M(Fe2O3) + 3n.M(Al) = n.(160 + 3.27) = n.(160 + 81) = 241n
+ Theo đề bài: 241n = 301,25 ⇒ n = ≈ 1,25 mol
+ Khối lượng Fe sinh ra (có hiệu suất)
Theo phương trình: 1 mol Fe₂O₃ → sinh ra 2 mol Fe → 1,25 mol Fe₂O₃ → 2,5 mol Fe+
+ Hiệu suất phản ứng: 96%
→ Số mol Fe thực tế: nFe = 2,5. = 2,4 mo
→ Khối lượng Fe tạo ra: mFe = 2,4.56 = 134,4 gam
+ Chỉ 79% Fe được dùng để hàn
mFe hàn = 134,4. = 106,176 gam
+ Thể tích sắt được hàn:
Khối lượng riêng Fe: D = 7,9 g/cm3
V = = ≈ 13,44 cm3
+ Khối lượng Al₂O₃ trong quặng
+ Khối lượng quặng = 150 tấn = 150,000 kg
+ Hàm lượng Al₂O₃ = 40% : mAl2O3 = 150,000. = 60,000 kg
M(Al2O3) = 2.27 + 3.16 = 102 g/mol
Phản ứng: Al2O3 2Al + O2
→ 1 mol Al₂O₃ → 2 mol Al
→ Số mol Al: nAl = 2.588,235 = 1,176,470 mol
→ Khối lượng Al (chưa tính hiệu suất):
mAl = 1,176,470.27 = 31,764,705.88 g = 31,764.7 kg
+ Hiệu suất = 85%
→ Khối lượng thực tế: mAl thực = 31,764.7. ≈ 27,000 kg
+ Số thanh nhôm sản xuất được: 1 thanh nhôm nặng 5 kg
→ Số thanh: x = 0 = 5,400 thanh
✅ Đáp án Câu 1: V ≈ 10,75 cm³
Tổng khối lượng hỗn hợp tecmit là 301,25 gam301 comma 25 gam
301,25 gam
.
Tỉ lệ mol của Al và Fe$_2$O$_3$ là 3∶13 colon 1
3∶1
.
Đặt số mol của Fe$_2$O$_3$ là n moln mol
𝑛 mol
, thì số mol của Al là 3n mol3 n mol
3𝑛 mol
.
Khối lượng mol của Al là 27 g/mol27 g/mol
27 g/mol
.
Khối lượng mol của Fe$_2$O$_3$ là 160 g/mol160 g/mol
160 g/mol
.
Tổng khối lượng hỗn hợp được tính bằng công thức: 3n×27+n×160=301,253 n cross 27 plus n cross 160 equals 301 comma 25
3𝑛×27+𝑛×160=301,25
.
Giải phương trình, ta có: 81n+160n=301,25⇒241n=301,25⇒n=301,25241=1,25 mol81 n plus 160 n equals 301 comma 25 implies 241 n equals 301 comma 25 implies n equals the fraction with numerator 301 comma 25 and denominator 241 end-fraction equals 1 comma 25 mol
81𝑛+160𝑛=301,25⇒241𝑛=301,25⇒𝑛=301,25241=1,25 mol
.
Vậy, số mol của Fe$_2$O$_3$ là 1,25 mol1 comma 25 mol
1,25 mol
và số mol của Al là 3×1,25=3,75 mol3 cross 1 comma 25 equals 3 comma 75 mol
3×1,25=3,75 mol
.
Bước 2: Viết phương trình phản ứng và xác định chất hết, chất dư
Phương trình phản ứng nhiệt nhôm là: $2\text{Al} + \text{Fe}_2\text{O}_3 \xrightarrow{t^\circ} \text{Al}_2\text{O}_3 + 2\text{Fe}$
.
Theo phương trình, tỉ lệ mol của Al và Fe$_2$O$_3$ phản ứng là 2∶12 colon 1
2∶1
.
Tỉ lệ mol ban đầu là 3,75∶1,25=3∶13 comma 75 colon 1 comma 25 equals 3 colon 1
3,75∶1,25=3∶1
.
Vì tỉ lệ mol ban đầu của Al so với Fe$_2$O$_3$ ( 3∶13 colon 1
3∶1
) lớn hơn tỉ lệ mol phản ứng ( 2∶12 colon 1
2∶1
), nên Fe$_2$O$_3$ là chất hết và Al là chất dư.
Bước 3: Tính khối lượng sắt sinh ra theo lý thuyết và thực tế
Số mol Fe$_2$O$_3$ phản ứng là 1,25 mol1 comma 25 mol
1,25 mol
.
Theo phương trình, số mol Fe sinh ra theo lý thuyết là 2×1,25=2,5 mol2 cross 1 comma 25 equals 2 comma 5 mol
2×1,25=2,5 mol
.
Khối lượng mol của Fe là 56 g/mol56 g/mol
56 g/mol
.
Khối lượng Fe sinh ra theo lý thuyết là 2,5×56=140 gam2 comma 5 cross 56 equals 140 gam
2,5×56=140 gam
.
Hiệu suất của phản ứng là 96%96 %
96%
.
Khối lượng Fe sinh ra thực tế là 140×96100=134,4 gam140 cross 96 over 100 end-fraction equals 134 comma 4 gam
140×96100=134,4 gam
.
Bước 4: Tính khối lượng sắt cần hàn và thể tích vết nứt
Lượng sắt cần hàn cho vết nứt là 79%79 %
79%
lượng sắt sinh ra.
Khối lượng Fe cần hàn là 134,4×79100=106,176 gam134 comma 4 cross 79 over 100 end-fraction equals 106 comma 176 gam
134,4×79100=106,176 gam
.
Khối lượng riêng của Fe là 7,9 gam/cm37 comma 9 gam/cm cubed
7,9 gam/cm3
.
Thể tích vết nứt Vcap V
𝑉
được tính bằng công thức: V=khi lng Fe cn hànkhi lng riêng ca Fe=106,1767,9≈13,44 cm3cap V equals the fraction with numerator khi lng Fe cn hàn and denominator khi lng riêng ca Fe end-fraction equals the fraction with numerator 106 comma 176 and denominator 7 comma 9 end-fraction is approximately equal to 13 comma 44 cm cubed
𝑉=khi lng Fe cn hànkhi lng riêng ca Fe=106,1767,9≈13,44 cm3
.
Câu 2: Tính số thanh nhôm sản xuất được
Bước 1: Tính khối lượng Al$_2$O$_3$ trong quặng bauxite
Khối lượng quặng bauxite là 150 tn150 tn
150 tn
.
Quặng bauxite chứa 40%40 %
40%
Al$_2$O$_3$.
Khối lượng Al$_2$O$_3$ trong quặng là 150×40100=60 tn150 cross 40 over 100 end-fraction equals 60 tn
150×40100=60 tn
.
Bước 2: Viết phương trình phản ứng và tính khối lượng nhôm sinh ra theo lý thuyết
Phương trình điện phân nóng chảy Al$_2$O$_3$ là: $2\text{Al}_2\text{O}_3 \xrightarrow{\text{điện phân nóng chảy}} 4\text{Al} + 3\text{O}_2$
.
Khối lượng mol của Al$_2$O$_3$ là 102 g/mol102 g/mol
102 g/mol
.
Khối lượng mol của Al là 27 g/mol27 g/mol
27 g/mol
.
Từ phương trình, 2 mol2 mol
2 mol
Al$_2$O$_3$ tạo ra 4 mol4 mol
4 mol
Al.
Tức là 2×102 gam2 cross 102 gam
2×102 gam
Al$_2$O$_3$ tạo ra 4×27 gam4 cross 27 gam
4×27 gam
Al.
Hay 204 gam204 gam
204 gam
Al$_2$O$_3$ tạo ra 108 gam108 gam
108 gam
Al.
Khối lượng Al sinh ra theo lý thuyết từ 60 tn60 tn
60 tn
Al$_2$O$_3$ là: 60×108204≈31,76 tnthe fraction with numerator 60 cross 108 and denominator 204 end-fraction is approximately equal to 31 comma 76 tn
60×108204≈31,76 tn
.
Bước 3: Tính khối lượng nhôm thực tế thu được
Hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 85%85 %
85%
.
Khối lượng nhôm thực tế thu được là 31,76×85100≈27 tn31 comma 76 cross 85 over 100 end-fraction is approximately equal to 27 tn
31,76×85100≈27 tn
.
Đổi đơn vị: 27 tn=27000 kg27 tn equals 27000 kg
27 tn=27000 kg
.
Bước 4: Tính số thanh nhôm sản xuất được
Khối lượng nhôm trong một thanh nhôm là 5 kg5 kg
5 kg
.
Số thanh nhôm sản xuất được xx
𝑥
là: x=tng khi lng nhôm thc tkhi lng nhôm trong mt thanh=270005=5400 thanhx equals the fraction with numerator tng khi lng nhôm thc t and denominator khi lng nhôm trong mt thanh end-fraction equals 27000 over 5 end-fraction equals 5400 thanh
𝑥=tng khi lng nhôm thc tkhi lng nhôm trong mt thanh=270005=5400 thanh
.
Kết quả cuối cùng
Giá trị Vcap V
𝑉
là 13,44 cm313 comma 44 cm cubed
13,44 cm3
.
Giá trị xx
𝑥
là 5400 thanh5400 thanh
5400 thanh
.
...
Đề bài yêu cầu: Dùng 301,25 gam hỗn hợp tecmit (Al và Fe₂O₃ theo tỉ lệ mol tương ứng 3:1 để hàn vết nứt trên đường ray tàu hỏa có thể tích V cm³ biết lượng sắt cần hàn cho vết nứt là 79% lượng sắt sinh ra khối lượng riêng của Fe là 7,9 gam/cm³ chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₂O₃ thành Fe với hiệu suất của phản ứng bằng 96% giá trị V là
Giải pháp:
Viết phương trình phản ứng: Phản ứng giữa nhôm (Al) và oxit sắt(III) (Fe₂O₃) trong hỗn hợp tecmit là: 2Al+Fe2O3→t0Al2O3+2Fe2Al+Fe2O3t0Al2O3+2Fe
Tính số mol các chất trong hỗn hợp: Gọi số mol của Fe₂O₃ là xx mol. Theo tỉ lệ mol Al:Fe2O3=3:1Al:Fe2O3=3:1, số mol của Al là 3x3x mol. Khối lượng mol của Al là 27 g/mol. Khối lượng mol của Fe₂O₃ là 2×56+3×16=112+48=1602×56+3×16=112+48=160 g/mol.
Tổng khối lượng hỗn hợp là khối lượng của Al cộng với khối lượng của Fe₂O₃: mho^~nhợp=nAl×MAl+nFe2O3×MFe2O3mho^~nhợp=nAl×MAl+nFe2O3×MFe2O3 301.25,g=(3x×27)+(x×160)301.25,g=(3x×27)+(x×160) 301.25=81x+160x301.25=81x+160x 301.25=241x301.25=241x x=301.25241=1.25,molx=241301.25=1.25,mol
Vậy, số mol Fe₂O₃ là 1.25 mol, và số mol Al là 3×1.25=3.753×1.25=3.75 mol.
Tính khối lượng sắt (Fe) sinh ra theo lý thuyết: Theo phương trình phản ứng: 1 mol Fe₂O₃ tạo ra 2 mol Fe. Do đó, 1.25 mol Fe₂O₃ sẽ tạo ra 1.25×2=2.51.25×2=2.5 mol Fe. Khối lượng mol của Fe là 56 g/mol. Khối lượng Fe sinh ra theo lý thuyết là: mFe(lyˊthuye^ˊt)=2.5,mol×56,g/mol=140,gmFe(lyˊthuye^ˊt)=2.5,mol×56,g/mol=140,g
Tính khối lượng sắt (Fe) thực tế sinh ra: Hiệu suất phản ứng là 96%. Khối lượng Fe thực tế sinh ra là: mFe(thựcte^ˊ)=mFe(lyˊthuye^ˊt)×H100mFe(thựcte^ˊ)=mFe(lyˊthuye^ˊt)×100H mFe(thựcte^ˊ)=140,g×96100=134.4,gmFe(thựcte^ˊ)=140,g×10096=134.4,g
Tính khối lượng sắt cần dùng để hàn: Lượng sắt cần hàn cho vết nứt là 79% lượng sắt sinh ra. mFe(ca^ˋnhaˋn)=mFe(thựcte^ˊ)×79100mFe(ca^ˋnhaˋn)=mFe(thựcte^ˊ)×10079 mFe(ca^ˋnhaˋn)=134.4,g×79100=106.176,gmFe(ca^ˋnhaˋn)=134.4,g×10079=106.176,g
Tính thể tích V của sắt cần hàn: Khối lượng riêng của Fe là 7,9 g/cm³. V=mFe(ca^ˋnhaˋn)Khoˆˊi lượng rieˆng của FeV=Khoˆˊi lượng rieˆng của FemFe(ca^ˋnhaˋn) V=106.176,g7.9,g/cm3V=7.9,g/cm3106.176,g V≈13.44,cm3V≈13.44,cm3
Vậy, giá trị của V là 13,44.
Câu 2
Đề bài yêu cầu: Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃ người ta dùng 150 tấn quặng bauxite để điều chế nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃ giả sử toàn bộ lượng nhôm để điều chế được dùng để sản xuất thanh nhôm làm cửa thì sản xuất được x thanh biết rằng khói lượng nhôm trong một thanh nhôm là 5 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 85% giá trị x là
Giải pháp:
Tính khối lượng Al₂O₃ trong mẫu quặng bauxite: Khối lượng quặng bauxite là 150 tấn. Hàm lượng Al₂O₃ trong quặng là 40%. mAl2O3=150,taˆˊn×40100=60,taˆˊnmAl2O3=150,taˆˊn×10040=60,taˆˊn
Viết phương trình điều chế nhôm từ Al₂O₃: Quá trình điện phân nóng chảy Al₂O₃ tạo ra nhôm kim loại: 2Al2O3→dpnc4Al+3O22Al2O3dpnc4Al+3O2
Tính khối lượng nhôm (Al) có thể thu được theo lý thuyết: Khối lượng mol của Al₂O₃ là 2×27+3×16=54+48=1022×27+3×16=54+48=102 g/mol. Khối lượng mol của Al là 27 g/mol. Theo phương trình: 2 mol Al₂O₃ (tức 2×102=2042×102=204 g) tạo ra 4 mol Al (tức 4×27=1084×27=108 g). Tỉ lệ khối lượng: mAlmAl2O3=108204=917mAl2O3mAl=204108=179 Khối lượng Al có thể thu được theo lý thuyết từ 60 tấn Al₂O₃ là: mAl(lyˊthuye^ˊt)=60,taˆˊn×917=54017,taˆˊnmAl(lyˊthuye^ˊt)=60,taˆˊn×179=17540,taˆˊn
Tính khối lượng nhôm (Al) thực tế thu được: Hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 85%. mAl(thựcte^ˊ)=mAl(lyˊthuye^ˊt)×H100mAl(thựcte^ˊ)=mAl(lyˊthuye^ˊt)×100H mAl(thựcte^ˊ)=54017,taˆˊn×85100mAl(thựcte^ˊ)=17540,taˆˊn×10085 mAl(thựcte^ˊ)=54017,taˆˊn×1720mAl(thựcte^ˊ)=17540,taˆˊn×2017 mAl(thựcte^ˊ)=54020,taˆˊn=27,taˆˊnmAl(thựcte^ˊ)=20540,taˆˊn=27,taˆˊn
Đổi đơn vị khối lượng nhôm sang kilogam: 1 tấn = 1000 kg. mAl(thựcte^ˊ)=27,taˆˊn×1000,kg/taˆˊn=27000,kgmAl(thựcte^ˊ)=27,taˆˊn×1000,kg/taˆˊn=27000,kg
Tính số thanh nhôm sản xuất được (x): Khối lượng nhôm trong một thanh nhôm là 5 kg. x=mAl(thựcte^ˊ)mAl(mộtthanh)x=mAl(mộtthanh)mAl(thựcte^ˊ) x=27000,kg5,kg/thanhx=5,kg/thanh27000,kg x=5400,thanhx=5400,thanh
Vậy, giá trị của x là 5400.
Quảng cáo
Bạn muốn hỏi bài tập?
Câu hỏi hot cùng chủ đề
-
25717
