Bài 13: . Khử một oxit sắt bằng H2 ở nhiệt độ cao. Dẫn hỗn hợp khí và hơi thu được qua bình đựng P2O5 dư thấy khối lượng bình tăng lên 3,6 gam. Cho toàn bộ lượng sắt thu được sau phản ứng tan hoàn toàn...

Phương trình phản ứng khử oxit sắt bằng H2: FexOy + y/2 H2 → xFe + y/2 H2O Phản ứng này tạo ra khí H2O và kim loại Fe. Ta dẫn hỗn hợp khí và hơi qua bình đựng P2O5 dư để thu hết nước, do đó khối lượng bình tăng lên chính là khối lượng nước tạo thành. Theo đó: m(H2O) = 3,6 gam Theo phương trình trên, ta thấy rằng 1 mol Fe tạo ra y/2 mol H2O. Vậy số mol Fe tạo ra trong phản ứng là: n(Fe) = n(H2O) x 2/y = 0,2 mol Khối lượng của Fe thu được là: m(Fe) = n(Fe) x MM(Fe) = 28,8 gam Tiếp theo, ta cho toàn bộ lượng Fe thu được tan hoàn toàn trong dung dịch H2SO4 loãng dư. Phản ứng xảy ra như sau: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2 Phản ứng này tạo ra khí H2, vì vậy ta có thể tính được số mol H2 thoát ra: n(H2) = V(H2) / Vm = 3,36 / 24,45 = 0,137 mol Theo phương trình trên, ta thấy rằng 1 mol Fe tạo ra 1 mol H2. Vậy số mol Fe trong phản ứng là: n(Fe) = n(H2) = 0,137 mol Từ đó, ta tính được khối lượng của Fe ban đầu: m(Fe) = n(Fe) x MM(Fe) = 21,8 gam Suy ra khối lượng oxit sắt ban đầu: m(FexOy) = m(Fe) + m(O) = m(Fe) + (m(FexOy) - m(Fe)) = m(FexOy) + 21,8 gam Vì vậy: m(FexOy) = 50,6 gam Ta có thể tính được số mol oxit sắt ban đầu: n(FexOy) = m(FexOy) / MM(FexOy) = m(FexOy) / (x.MM(Fe) + y.MM(O)) Do đó, ta có hệ phương trình sau: { n(Fe) = n(FexOy) x x/y m(H2O) = n(H2O) x MM(H2O) = n(FexOy) x y/2 x MM(H2O) m(FexOy) = n(FexOy) x (x.MM(Fe) + y.MM(O)) } Giải hệ phương trình này, ta tìm được: x = 3, y = 4 Vậy công thức của oxit sắt khử là Fe3O4.