Dạng bài : Khử oxit kim loại

Khử oxit kim loại là một trong cách để điều chế kim loại, các bài tập dạng này đòi hỏi nhiều kĩ năng, phương pháp giải hợp lí . Vì vậy Tech12h.com xin chia sẻ bài đăng dưới đây . Mong muốn của chúng tôi là giúp các bạn hoàn thiện, nâng cao kiến thức để hoàn thành được mục tiêu của mình.

A. Tổng quan kiến thức và phương pháp giải bài tập

PTTQ:

• Các chất khử oxit kim loại: Al, CO, H₂

nCO + M₂O_n → 2M + nCO₂

nH₂ + M₂O_n → 2M + nH₂O

Điều kiện: Oxit của kim loại đứng sau nhôm trong dãy hoạt động hóa học thì bị khử bởi các chất khử trên.

Phản ứng nhiệt nhôm:

2yAl + 3Fe_xO_y → yAl₂O₃ + 3xFe

1. Khử hoàn toàn 1 oxit kim loại bằng CO, H₂

Dữ kiện cho: Số mol oxit hoặc số mol của chất khử (CO, H₂), số mol kim loại tọa thành.

Phương pháp giải:

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
• Bước 2: Viết PTHH xảy ra.
• Bước 3: Tìm tỉ lệ số mol của các chất tham gia, các chất tạo thành theo số mol đã biết.
• Bước 5. Tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.

Ví dụ 1: Cho V lít ( đktc) khí H₂ đi qua bột CuO đun nóng, thu được 32 g Cu. Biết phải ứng xảy ra hoàn toàn, tính giá trị của V.

Ta có: n_Cu = (mol)

PTHH: CuO + H₂ → Cu + H₂O

Tỉ lệ 1 1 1 1

P/ư: 0,5<- 0,5

Theo PTHH => n_H2 = 0,5 (mol)

=> V = 0,5.22,4 = 11,2 (lít)

2. Khử hỗn hợp 2 oxit kim loại bằng CO, H₂

Dữ kiện cho: Tổng khối lượng oxit ban đầu hoặc tổng khối lượng kim loại tạo thành. Số mol của chất khử (CO hoặc H₂) hay số mol của sản phẩm (CO₂ hoặc H₂O)

Phương pháp giải:

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol. Đặt số mol của từng oxit lần lượt là x, y.
• Bước 2: Viết PTHH xảy ra.
• Bước 3: Tìm tỉ lệ số mol của các chất tham gia, các chất tạo thành theo số mol đã biết theo x, y.
• Bước 4: Lập hệ phương trình theo x, y. Tìm x, y
• Bước 5: Tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.

Ví dụ 2: Khử hoàn toàn 32g hỗn hợp CuO và Fe₂O₃ bằng khí H₂, thấy tạo ra 9 g nước. Tính phần trăm khối lượng của từng oxit trong hỗn hợp ban đầu

Ta có: n_H2O = (mol)

Gọi số mol của CuO, Fe₂O₃ trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là: x , y (mol)

PTHH:

CuO + H₂ Cu + H₂O (1)

Tỉ lệ 1 1 1 1

P.ư x x

Fe₂O₃ + 3H₂ 2Fe + 3H₂O (2)

Tỉ lệ 1 3 2 3

P.ư y 3y

Thep PTHH (1) và (2) ta có:

m_hh = m_CuO + m_Fe2O3 = 80x + 160y = 32 (g)

nH₂ = nH₂(1) + nH₂(2) = x + 3y = 0,5 (mol)

Giải hệ phương trình => x = 0,2 , y = 0,1

Trong hỗn hợp ban đầu:

m_CuO = 0,2.80 = 16 (g)

=>%CuO = .100%= $\frac{16}{32}$.100% = 50%

=>%Fe₂O₃ = 100% - 50% = 50 %

3. Khử hỗn hợp nhiều oxit kim loại bằng CO hoặc H₂

Dữ kiện cho: Khối lượng oxit hoặc khối lượng kim loại sau khử. Thể tích khí H₂, CO hoặc khối lượng CO₂, H₂O.

Phương pháp giải:

• Bước 1: Đổi dữ kiện của đề bài đã cho ra số mol.
• Bước 2: Viết PTHH xảy ra.
• Bước 3: Dựa vào phương trình phản ứng thấy:

n_{O trong oxit} = n_H2 = n_CO = n_CO2 = n_H2O

• Bước 4: Tính m_{O trong oxit} . Bảo toàn khối lượng:

m_oxit = m_{O trong oxit} + m_KL

• Bước 5: Tính toán theo yêu cầu của đề bài và kết luận.

Ví dụ 3 : Khử hoàn toàn 17,6g hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃, cần 4,48 lít H₂ (đktc) . Tính khối lượng sắt thu được?
Ta có: nH₂ = (mol)

FeO + H₂ Fe + H₂O

Fe₂O₃ + 3H₂ 2Fe + 3H₂O

Dựa vào PTHH ta thấy: n_{O trong oxit} = n_H2 = 0,2 (mol)

=> m_{O trong oxit} = 0,2.16 = 3,2 (g)

Bảo toàn khối lượng ta có:

m_hh = m_Fe + m_O = m_Fe + 3,2 = 17,6 (g)

=> m_Fe = 17,6 – 3,2 = = 14,4 (g)

4. Xác định công thức của oxit sắt

Ví dụ 4: Cho 0,3 mol Fe_xO_y tham gia phản ứng nhiệt nhôm thấy tạo ra 0,4 mol Al₂O₃. Xác định công thức oxit sắt?

PTHH: 2yAl + 3Fe_xO_y → yAl₂O₃ + 3xFe

Tỉ lệ 3 y

P/ư 0,3 0,4

Từ PTHH => 3. 0,4 = 0,3.y => y = 4

=> CT của oxit sắt là: Fe₃O₄.