Chào các em, cô là giáo viên Hóa học của các em đây. Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập rất hay về phản ứng khử oxit kim loại, một dạng bài quen thuộc trong chương trình lớp 12 và các kỳ thi. Các em hãy cùng theo dõi và phân tích từng bước với cô nhé.

Phân tích bài toán:
Bài toán cho chúng ta biết thể tích khí CO ban đầu, và tỉ khối của hỗn hợp khí sau phản ứng so với khí Hiđro. Từ “hỗn hợp khí”, chúng ta có thể suy luận rằng CO đã không phản ứng hết. Nhiệm vụ của chúng ta là tìm khối lượng CuO đã tham gia phản ứng.

Chúng ta sẽ giải bài toán này qua các bước sau:

Bước 1: Quy đổi dữ kiện ban đầu ra số mol.
Đề bài cho 6,72 lít khí CO ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc). Ta có thể tính được số mol CO ban đầu.

Công thức: \(n = \frac{V}{22,4}\)

Áp dụng vào bài toán, ta có số mol CO ban đầu là:
\[n_{CO \text{ ban đầu}} = \frac{6,72}{22,4} = 0,3 \text{ (mol)}\]

Bước 2: Viết phương trình hóa học.
Khí CO khử oxit đồng(II) (CuO) nung nóng, sinh ra kim loại đồng (Cu) và khí cacbonic (CO2).
\[CO + CuO \xrightarrow{t°} Cu + CO_2\]
Hỗn hợp khí thu được sau phản ứng sẽ gồm có khí CO2 mới sinh ra và khí CO còn dư.

Bước 3: Phân tích thành phần hỗn hợp khí sau phản ứng.
Đề bài cho tỉ khối của hỗn hợp khí sau phản ứng so với H2 là 18. Dựa vào đây, ta có thể tính được khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí.

Gọi hỗn hợp khí là X, ta có: \(d_{X/H_2} = 18\).
\[\bar{M}_X = 18 \times M_{H_2} = 18 \times 2 = 36 \text{ (g/mol)}\]
Hỗn hợp khí X gồm CO dư (M = 28) và CO2 (M = 44).

Để tìm tỉ lệ số mol giữa hai khí này, chúng ta có thể áp dụng quy tắc đường chéo (một công cụ rất hiệu quả các em nhé):

CO (M=28) 44 – 36 = 8

\(\searrow\) /

\(\bar{M}=36\)

/ \(\nwarrow\)

CO2 (M=44) 36 – 28 = 8

Từ sơ đồ đường chéo, ta có tỉ lệ về số mol:
\[\frac{n_{CO \text{ dư}}}{n_{CO_2}} = \frac{8}{8} = \frac{1}{1}\]
Điều này có nghĩa là trong hỗn hợp khí sau phản ứng, số mol CO dư bằng số mol CO2 tạo thành.
\[n_{CO \text{ dư}} = n_{CO_2}\]

Bước 4: Tìm số mol các chất đã phản ứng và tạo thành.
Gọi x là số mol CO đã phản ứng.

Dựa vào phương trình hóa học:

\[CO + CuO \xrightarrow{t°} Cu + CO_2\]

Theo phương trình: \(n_{CO \text{ phản ứng}} = n_{CO_2 \text{ tạo thành}} = n_{CuO \text{ phản ứng}}\)

Vậy, ta có:

\(n_{CO_2 \text{ tạo thành}} = x\) (mol)

Số mol CO ban đầu là 0,3 mol, số mol CO phản ứng là x mol, vậy số mol CO còn dư là:

\(n_{CO \text{ dư}} = n_{CO \text{ ban đầu}} – n_{CO \text{ phản ứng}} = 0,3 – x\) (mol)

Từ kết quả ở Bước 3, ta có: \(n_{CO \text{ dư}} = n_{CO_2}\).

Do đó:
\[0,3 – x = x\]
\[2x = 0,3\]
\[x = 0,15 \text{ (mol)}\]
Vậy, số mol CO đã phản ứng là 0,15 mol.

Bước 5: Tính khối lượng CuO đã phản ứng.
Từ phương trình hóa học, ta thấy tỉ lệ mol giữa CO và CuO là 1:1.

Do đó, số mol CuO đã phản ứng là:
\[n_{CuO \text{ phản ứng}} = n_{CO \text{ phản ứng}} = 0,15 \text{ (mol)}\]
Khối lượng mol của CuO là: \(M_{CuO} = 64 + 16 = 80\) (g/mol).

Vậy khối lượng CuO đã phản ứng là:
\[m_{CuO} = n_{CuO} \times M_{CuO} = 0,15 \times 80 = 12 \text{ (gam)}\]

Kết luận:

Khối lượng CuO đã phản ứng là 12 gam.

Cô hy vọng qua bài giải chi tiết này, các em đã nắm vững cách xử lý dạng bài tập có sử dụng quy tắc đường chéo để giải quyết bài toán về hỗn hợp khí. Hãy ôn tập thường xuyên để ghi nhớ kiến thức nhé. Chúc các em học tốt