Cho V lít khí CO (đktc) đi qua ống sứ chứa 3,48 gam oxit kim loại nung nóng đến phản ứng hoàn toàn thu được m gam kim loại

Câu hỏi:

Cho V lít khí CO (đktc) đi qua ống sứ chứa 3,48 gam oxit kim loại nung nóng đến phản ứng hoàn toàn thu được m gam kim loại và hỗn hợp khí có tỉ khối so với H₂ bằng 20. Dẫn toàn bộ lượng khí này vào bình chứa 500 ml dung dịch Ba(OH)₂ 0,08M, sau phản ứng thu được 3,94 gam kết tủa và dung dịch A. Lọc tách kết tủa rồi cho dung dịch nước vôi trong dư vào dung dịch A ta thu được p gam kết tủa. Cho toàn bộ lượng kim loại thu được ở trên vào bình chứa dung dịch HCl dư, phản ứng kết thúc thu được 1,008 lít H₂ (đktc). Viết các phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra. Tính V, m, p và xác định công thức của oxit kim loại trên

– Đặt công thức oxit kim loại là M_xOy; có số mol là a.

– Phương trình hoá học:

M_xO_y + yCO → xM + yCO₂ (1)

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ + H₂O (2)

CO₂ + BaCO₃ + H₂O → Ba(HCO₃)₂ (3)

Ba(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ → BaCO₃ + BaCO₃ + 2H₂O (4)

2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂ (5)

– Tính V: Theo (2): nBaCO₃ (2) = nCO₂ (2) = nBa(OH)₂ = 0,08. 0,5 = 0,04 mol

Mà nBaCO₃ thực tế = 3,94/197 = 0,02 mol

⇒ nBaCO₃ phản ứng (3) = 0,04 – 0,02 = 0,02 mol

Theo (3) nCO₂ = nBaCO₃ (3) = 0,02 mol

⇒ Tổng nCO₂ = 0,04 + 0,02 = 0,06 ol

⇒ nCO dư = 0,06/3 = 0,02 mol

⇒ Tổng nCO ban đầu = 0,06 + 0,02 = 0,08 mol ⇒ V = 1,792 lít

– Tính m: áp dung ĐLBTKL ta có: m = 3,48 + 0,06.28 – 0,06.44 = 2,52 gam

– Tính p:

Theo (3), (4): nCaCO₃ = nBaCO₃ (4) = nBa(HCO₃)₂ = 0,02 mmol

p = 0,02 . 100 + 0,02 . 197 = 5,94 gam

– Xác định công thức của oxit kim loại:

Theo (5): nH₂ = 0,5nax = 1,008/22,4 = 0,045 mol ⇒ ax = 0,09/n

Mặt khác: m = axM = 2,52 gam

⇒ M= (2,52/0,09).n = 28n

⇒ n = 2 và M = 56 (Fe) thoả mãn 

⇒ ax = 0,09/2 = 0,045

Ta lại có nCO₂ = ay = 0,06 mol

⇒ x/y = 3/4

Vậy công thức oxit kim loại là Fe₃O₄