Cho 9,12 gam hỗn hợp gồm FeO, Fe2O3, Fe3O4 tác dụng với dung dịch HCl dư. Sau kh…
Trước hết, chúng ta hãy cùng phân tích đề bài. Chúng ta có một hỗn hợp gồm ba oxit sắt: FeO, Fe2O3, Fe3O4. Khối lượng của hỗn hợp này là 9,12 gam. Hỗn hợp này tác dụng với dung dịch HCl dư, nghĩa là HCl sẽ phản ứng hết với tất cả các oxit sắt. Sau phản ứng, chúng ta thu được dung dịch Y. Khi cô cạn dung dịch Y, chúng ta thu được 7,62 gam FeCl2 và m gam FeCl3. Nhiệm vụ của chúng ta là đi tìm giá trị của m.
Bây giờ, chúng ta sẽ đi vào các bước giải chi tiết nhé.
Bước 1: Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.
Các oxit sắt khi tác dụng với dung dịch HCl sẽ tạo ra muối sắt clorua tương ứng và nước.
* Oxit sắt(II) tác dụng với HCl:
FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O
* Oxit sắt(III) tác dụng với HCl:
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O
* Oxit sắt từ (chứa cả sắt hóa trị II và III) tác dụng với HCl:
Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O
Các em lưu ý là Fe3O4 có thể coi là hỗn hợp của FeO và Fe2O3 (theo tỉ lệ 1:2), nên khi tác dụng với HCl sẽ cho cả FeCl2 và FeCl3.
Bước 2: Phân tích thành phần trong dung dịch Y và muối thu được sau khi cô cạn.
Sau khi các oxit sắt phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl dư, dung dịch Y sẽ chứa các muối clorua sắt và có thể còn dư HCl (nếu HCl không phải là chất phản ứng hạn chế). Tuy nhiên, đề bài nói HCl dư nên sau phản ứng, chúng ta sẽ thu được các muối FeCl2 và FeCl3 trong dung dịch.
Khi cô cạn dung dịch Y, chúng ta thu được chất rắn khan. Đề bài cho biết chất rắn này gồm 7,62 gam FeCl2 và m gam FeCl3.
Bước 3: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để giải bài toán.
Định luật bảo toàn khối lượng phát biểu rằng: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng của các sản phẩm.
Trong trường hợp này, chúng ta có thể áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho toàn bộ quá trình phản ứng.
Khối lượng hỗn hợp các oxit sắt ban đầu = Khối lượng dung dịch HCl đã phản ứng + Khối lượng dung dịch Y.
Tuy nhiên, việc tính khối lượng dung dịch HCl đã phản ứng là phức tạp vì ta chưa biết nồng độ và thể tích.
Một cách tiếp cận khác hiệu quả hơn là xem xét khối lượng của các nguyên tố sắt (Fe) và oxy (O) trong hỗn hợp ban đầu và sau phản ứng.
Tuy nhiên, cách đơn giản nhất và phù hợp với kiến thức lớp 8 ở đây là áp dụng định luật bảo toàn khối lượng cho khối lượng chất rắn thu được sau khi cô cạn.
Tổng khối lượng của hỗn hợp các oxit sắt ban đầu chính là khối lượng của các nguyên tố kim loại sắt (Fe) và nguyên tố oxi (O) có trong đó.
Khi các oxit sắt tác dụng với HCl, nguyên tố sắt trong các oxit sẽ chuyển hết vào các muối FeCl2 và FeCl3. Nguyên tố oxi trong các oxit sẽ kết hợp với hiđro trong HCl để tạo thành nước.
Vì vậy, khối lượng của hỗn hợp các oxit sắt ban đầu = khối lượng của các muối clorua sắt (FeCl2 và FeCl3) thu được sau khi cô cạn.
Ta có khối lượng hỗn hợp các oxit sắt ban đầu = 9,12 gam.
Khối lượng muối thu được sau khi cô cạn = Khối lượng FeCl2 + Khối lượng FeCl3.
Khối lượng muối thu được sau khi cô cạn = 7,62 gam + m gam.
Theo định luật bảo toàn khối lượng:
Khối lượng hỗn hợp các oxit sắt = Khối lượng muối thu được sau khi cô cạn.
9,12 = 7,62 + m
Bước 4: Tính giá trị của m.
Từ phương trình bảo toàn khối lượng ở Bước 3, ta có:
m = 9,12 – 7,62
m = 1,50
Kết luận:
Vậy, giá trị của m là 1,50 gam.
Các em thấy không, bài toán này không quá phức tạp nếu chúng ta biết cách áp dụng đúng định luật bảo toàn khối lượng. Điều quan trọng là chúng ta cần xác định đúng các chất tham gia và sản phẩm trong quá trình phản ứng.
Chúc các em học tốt!
Đáp án:
\(m=9,75(g)\)
Giải thích các bước giải:
\(n_{FeCl_2}=\frac{7,62}{127}=0,06(mol)\)
Dồn hỗn hợp ban đầu thành \(FeO\) và \(Fe_2O_3\)
Phản ứng xảy ra:
\(FeO+2HCl \to FeCl_2+H_2O\)
\(Fe_2O_3+6HCl \to 2FeCl_3+3H_2O\)
\(n_{FeO}=n_{FeCl_2}=0,06(mol)\)
\(n_{Fe_2O_3}=\frac{9,12-0,06.72}{160}=0,03(mol)\)
\(n_{FeCl_3}=2.n_{Fe_2O_3}=2.0,03=0,06(mol)\)
\( \to m=m_{FeCl_3}=0,06.162,5=9,75(g)\)