Chuyên đề phương pháp giải bài tập khử oxit kim loại môn Hóa học 9 năm 2021-2022

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

1.1. 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 = \( \frac{32}{64}= 0,5\) (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)

1.2. 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 = \( \frac{9}{18}= 0,5\) (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 = \( \frac{m_{CuO}}{m_{hh}} \).100%= \(\frac{16}{32}\).100% = 50%

→ %Fe₂O₃ = 100% - 50% = 50 %

1.3. 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 = \( \frac{4,48}{22,4}= 0,2 \)  (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)

1.4. 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.

Bài 1: Khử m gam Fe₂O₃ bằng khí CO dư. Hỗn hợp khí thu được cho đi qua nước vôi trong dư thu được 3 gam kết tủa. Tính m và thể tích khí CO đã dùng ở đktc.

Bài làm:

PTHH:   Fe₂O₃  +  3CO  → 2 Fe  +  3CO₂    (1)

            CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + H₂O    (2)

Ta có: n_↓ = n_CaCO3 =  \( \frac{3}{100}= 0,03\) (mol)

Theo PTHH (2) → nCaCO₃ = nCO₂ = 0,03 (mol)

Theo PTHH (1) → nFe₂O₃ = \( \frac{n_{CO_2}}{3}\) = 0,01 (mol)

→ mFe₂O₃ = 0,03.160 = 4,8 (g)

Bài 2: Cho V lít ( đktc) khí H₂ đi qua bột CuO đun nóng, thu được 12,8 g Cu. Nếu cho V lít H₂ đi qua bột Fe₃O₄ đun nóng thì lượng Fe thu được là bao nhiêu?

Bài làm:

Ta có: n_Cu = \( \frac{12,8}{64}= 0,2\) (mol)

PTHH:   CuO  +  H₂  →  Cu  +  H₂O

Tỉ lệ           1         1          1          1

P/ư:                    0,2       0,2

Khi cho lượng H₂ trên tác dụng với Fe₃O₄:

              Fe₃O₄ + 4H₂    →   3Fe + 4H₂O

P/ư         0,05      0,2

Theo PTHH → n_Fe3O4 = 0,05 (mol)

→ V = 0,05.160 = 8 (g)

Bài 3: Khử hoàn toàn m gam hh M gồm FeO, Fe₂O₃ và Fe_xO_y bằng khí CO dư thu được chất rắn X và khí Y. Hòa tan hết X bằng HCl dư sau đó cô cạn dung dịch thu được 7,62 gam chất rắn khan, toàn bộ Y hấp thụ vào nước vôi trong dư được 8 gam kết tủa. Tìm m?

Bài làm:

Khi cho hỗn hợp oxit tác dụng với khí CO dư:

FeO + CO → Fe + CO₂ (1)

Fe₂O₃ + CO → Fe + CO₂(2)

Fe_xO_y +  yCO → xFe + yCO₂(3)

→ Khí Y là CO₂ và chất rắn X là Fe.

Khi cho X tác dụng với dd HCl dư:

Fe + 2HCl →FeCl₂ + H₂

Theo bài ra: n_FeCl2 = \(\frac{7,62}{127}= 0,06\) (mol)

→ nFe = nFeCl₂ = 0,06 (mol) → mFe = 0,06.56 = 3,36 (g)

- Khi cho Y tác dụng với nước vôi trong dư:

CO₂ + Ca(OH)₂→ CaCO₃↓ + H­₂O

Theo bài ra: n↓ = nCaCO₃ = \(\frac{8}{100}= 0,08\) (mol)

→ nCO₂ = nCaCO₃ = 0,08 (mol)

Theo PTHH (1) , (2), (3) ta có: nCO₂ = nCO = nO_{trong oxit} = 0,08 (mol)

→ m_{O trong oxit} = 0,08.16 = 1,28 (g)

- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

m = m_oxit = m_{O trong oxit} + m_Fe = 1,28 + 3,36= 4,46 (g)

Bài 4: Thổi một luồng khí CO dư đi qua ống đựng hỗn hợp 2 oxit Fe₃O₄ và CuO nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,32 g hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra được đưa vào bình đựng dung dịch Ca(OH)₂ dư thấy có 5g kết tủa trắng.

a) Tính khối lượng hỗn hợp oxit ban đầu.

b) Tính phần trăm khối lượng của từng oxit trong hỗn hợp ban đầu.

Gọi số mol của CuO, Fe₃O₄ trong hỗn hợp ban đầu lần lượt là: x , y (mol)

PTHH:

            CuO + CO →  Cu + CO₂          (1)

Tỉ lệ        1       1           1          1

P.ư        x         x           x            x

             Fe₃O₄ +  4CO  →  3Fe + 4CO₂      (2)

Tỉ lệ          1          4              3         4

P.ư            y          4y          3y           4y

Thep PTHH (1) và (2) ta có:

m_{hh KL}  = m_Cu + m_Fe = 64x + 3.56y = 2,32 (g)

Khí thoát ra tác dụng với Ca(OH)₂ dư:

CO₂ + Ca(OH)₂ → CaCO­₃ + H₂O

n↓ = nCaCO₃ = \( \frac{5}{100}= 0,05\)

nCO₂ = nCO₂ (1) + nCO₂ (2) = x + 4y = 005 (mol)

Giải hệ phương trình → x = 0,01 , y = 0,01

a) Trong hỗn hợp ban đầu:

m_CuO = 0,01.80 = 0,8 (g)

m_Fe3O4 = 0,01.232 = 2,32 (g)

→ m_hh = 3,12 (g)

b) Phần trăm oxit trong hỗn hợp ban đầu:

→ %CuO = \( \frac{m_{CuO}}{m_{hh}} \).100%= \(\frac{0,8}{3,12}\).100% = 25,64%

→ %Fe₃O₄ = 100% - 25,64% = 74,36 %

Bài 5: Dùng khí CO dư để khử hoàn toàn m gam Fe_xO_y. Khí sinh ra cho đi qua dung dịch Ba(OH)₂ dư được 0,15 mol kết tủa. Mặt khác, hòa tan toàn bộ Fe_xO_y bằng HCl dư rồi cô cạn được 16,95gam muối. Xác định giá trị m và công thức của oxit sắt?

Bài làm:

          Fe_xO_y  + yCO  →  xFe + yCO₂   (1)

Tỉ lệ       1             y                                        x         y

           CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + H₂O   (2)

           Fe_xO_y   + 2yHCl  →    xFeCl_2y/x + yH₂O  (3)

Tỉ lệ       1             2y                  x                y

Theo (2) → n↓ = nCO₂ = 0,15 (mol)

Theo (1) n_{O trong oxit­} = n_CO2 = 0,15 (mol)

Theo (1) và (3) ta thấy: nCO = nCO₂ = nH₂O = ½ nHCl = 0,15 (mol)

=> nHCl = 0,15.2 = 0,3 (mol)

Bảo toàn nguyên tố: => nCl = nHCl = 0,3 (mol)

Theo bài ra, áp dụng định luật  bảo toàn khối lượng:

m_muối = m _Fe + m_Cl  = m_Fe + 0,3.35,5 = 16,95 (g)

→ m_{Fe ­} = 6,3 (g)

Áp dụng ĐLBTKL cho oxit ban đầu:

M_oxit  = m_Fe  + m_O = 6,3 + 0,15.16 = 8,7 gam.

Công thức của oxit sắt là:

x : y = nFe : nO = 0,1125 : 0,15 = 3 : 4 → CT là : Fe₃O₄

---Hết---

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề phương pháp giải bài tập khử oxit kim loại môn Hóa học 9 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.