Hỗn hợp A gồm Fe3O4, Al, Al2O3, Fe cho A tan trong NaOH dư được hỗn hợp chất rắ…
Dung dịch B1 cho tác dụng với dd H2SO4 loãng dư được dd B2 . Chất rắn A2 tác dụng với dd H2SO4 đặc nóng (dư) được dd B3 và khí C2 . Cho B3 tác dụng với bột Fe (dư) được dung dịch B4, C2 .Xác định thành phần của A1,B1,C1,C2 ,A2,B2,B3,B4 viết các PTHH xảy ra.
cứu tui mai nộp rùi
Đề bài cho chúng ta hỗn hợp A gồm Fe₃O₄, Al, Al₂O₃, Fe.
Bước 1: Phân tích phản ứng ban đầu với NaOH dư
Hỗn hợp A tác dụng với NaOH dư. Chúng ta cần xem chất nào trong A phản ứng với NaOH.
Dựa vào kiến thức đã học:
* Al là kim loại lưỡng tính, tan trong dung dịch kiềm mạnh như NaOH.
* Al₂O₃ là oxit lưỡng tính, tan trong dung dịch kiềm mạnh như NaOH.
* Fe₃O₄ là oxit bazơ, không phản ứng với NaOH.
* Fe là kim loại, đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học, không phản ứng với dung dịch kiềm.
Do đó, trong hỗn hợp A, chỉ có Al và Al₂O₃ phản ứng với NaOH.
* Phản ứng của Al với NaOH:
2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑
* Phản ứng của Al₂O₃ với NaOH:
Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O
Sản phẩm của hai phản ứng này là Natri aluminat (NaAlO₂) và khí Hiđro (H₂).
Như vậy:
* Chất rắn A₁ là những chất không tan trong NaOH, bao gồm: Fe₃O₄ và Fe.
* Dung dịch B₁ là dung dịch chứa các chất tan, bao gồm: NaAlO₂ và NaOH dư (vì đề bài cho NaOH dư).
* Khí C₁ là khí Hiđro (H₂).
Xác định thành phần:
* A₁: Fe₃O₄, Fe
* B₁: NaAlO₂, NaOH (dư)
* C₁: H₂
Viết các PTHH:
1. 2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑
2. Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O
Bước 2: Phân tích phản ứng của khí C₁ dư tác dụng với A nung nóng**
Đề bài cho “Khí C₁ dư cho tác dụng với A nung nóng”.
Khí C₁ là H₂. Hỗn hợp A ban đầu gồm Fe₃O₄, Al, Al₂O₃, Fe.
Khí H₂ có tính khử, có thể khử một số oxit kim loại đứng trước Al trong dãy hoạt động hóa học, hoặc phản ứng với kim loại đứng sau H.
Tuy nhiên, đề bài nói “tác dụng với A nung nóng”. Điều này có nghĩa là H₂ sẽ phản ứng với các thành phần trong hỗn hợp A. Chúng ta cần xem xét khả năng phản ứng của H₂ với từng chất trong A.
* H₂ + Fe₃O₄: H₂ có khả năng khử Fe₃O₄.
Fe₃O₄ + 4H₂ \(\xrightarrow{t^0}\) 3Fe + 4H₂O
* H₂ + Al: H₂ không phản ứng với Al.
* H₂ + Al₂O₃: H₂ không phản ứng với Al₂O₃.
* H₂ + Fe: H₂ không phản ứng với Fe ở nhiệt độ thường hoặc khi nung nóng thông thường.
Vậy, khí C₁ (H₂) dư sẽ phản ứng với Fe₃O₄ trong hỗn hợp A khi nung nóng.
Sản phẩm thu được là hỗn hợp chất rắn A₂.
Xác định thành phần:
* A₂: Bao gồm các chất còn lại sau khi H₂ phản ứng với A.
* Fe₃O₄ đã phản ứng một phần (hoặc toàn bộ tùy lượng H₂). Sản phẩm là Fe.
* Al còn nguyên.
* Al₂O₃ còn nguyên.
* Fe ban đầu còn nguyên.
Do đó, A₂ sẽ chứa Fe (từ Fe₃O₄ phản ứng và Fe ban đầu) , Al, Al₂O₃.
(Lưu ý: Nếu H₂ dư, nó sẽ phản ứng hết với Fe₃O₄. Nếu Fe₃O₄ dư, thì A₂ sẽ có cả Fe và Fe₃O₄. Tuy nhiên, theo cách ra đề, thường là H₂ đủ để khử Fe₃O₄). Giả sử H₂ đủ để khử Fe₃O₄ thành Fe.
Thành phần A₂ sẽ là: Fe (từ phản ứng và có sẵn) , Al, Al₂O₃.
Viết các PTHH:
3. Fe₃O₄ + 4H₂ \(\xrightarrow{t^0}\) 3Fe + 4H₂O
Xác định thành phần:
* A₂: Fe, Al, Al₂O₃
Bước 3: Phân tích phản ứng của dung dịch B₁ với H₂SO₄ loãng dư**
Dung dịch B₁ chứa NaAlO₂ và NaOH dư.
Tác dụng với H₂SO₄ loãng dư.
* NaOH là bazơ mạnh, phản ứng với axit:
2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O
* NaAlO₂ là muối của oxit lưỡng tính, phản ứng với axit:
2NaAlO₂ + H₂SO₄ + 2H₂O → 2Al(OH)₃↓ + Na₂SO₄
Hoặc: NaAlO₂ + H₂SO₄ → Al(OH)₃↓ + Na₂SO₄ (trường hợp H₂SO₄ ít)
Nhưng đề bài cho H₂SO₄ loãng dư, nên sẽ xảy ra phản ứng trung hòa hoàn toàn và kết tủa Al(OH)₃ sẽ không tan trong môi trường axit dư này.
Sau khi Al(OH)₃ kết tủa, nếu H₂SO₄ còn dư, Al(OH)₃ sẽ tiếp tục phản ứng.
Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
Vậy, khi cho H₂SO₄ dư vào B₁, toàn bộ NaOH sẽ phản ứng, NaAlO₂ sẽ phản ứng tạo kết tủa Al(OH)₃, và kết tủa Al(OH)₃ này lại tan trong H₂SO₄ dư.
Sản phẩm thu được là dung dịch B₂.
Xác định thành phần:
* B₂: Dung dịch chứa các chất tan sau phản ứng với H₂SO₄ loãng dư.
* Na₂SO₄ (từ phản ứng của NaOH và NaAlO₂)
* Al₂(SO₄)₃ (từ phản ứng của Al(OH)₃ với H₂SO₄ dư)
* H₂SO₄ (dư)
Viết các PTHH:
4. 2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O
5. 2NaAlO₂ + H₂SO₄ + 2H₂O → 2Al(OH)₃↓ + Na₂SO₄
6. Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
(Lưu ý: Phản ứng 5 và 6 có thể gộp lại: 2NaAlO₂ + 4H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 4H₂O)
Xác định thành phần:
* B₂: Na₂SO₄, Al₂(SO₄)₃, H₂SO₄ (dư)
Bước 4: Phân tích phản ứng của chất rắn A₂ với H₂SO₄ đặc, nóng (dư)**
Chất rắn A₂ gồm Fe, Al, Al₂O₃.
Tác dụng với H₂SO₄ đặc, nóng (dư).
Chúng ta xem xét tính chất của từng chất trong A₂ với H₂SO₄ đặc, nóng:
* Fe với H₂SO₄ đặc, nóng: Fe bị oxi hóa mạnh bởi H₂SO₄ đặc, nóng, tạo muối Fe(II) hoặc Fe(III) và khí SO₂.
2Fe + 6H₂SO₄ (đặc, nóng) → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O
(Hoặc: Fe + 2H₂SO₄ (đặc, nóng) → FeSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O tùy tỉ lệ)
Tuy nhiên, Fe phản ứng với H₂SO₄ đặc nóng thường tạo Fe(III).
* Al với H₂SO₄ đặc, nóng: Al bị oxi hóa mạnh bởi H₂SO₄ đặc, nóng, tạo Al₂(SO₄)₃ và khí SO₂. Al thụ động với H₂SO₄ đặc nguội, nhưng ở nhiệt độ cao thì phản ứng.
2Al + 6H₂SO₄ (đặc, nóng) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O
* Al₂O₃ với H₂SO₄ đặc, nóng: Al₂O₃ là oxit bazơ, phản ứng với axit.
Al₂O₃ + 3H₂SO₄ (đặc, nóng) → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
Do H₂SO₄ đặc, nóng dư, tất cả các chất trong A₂ sẽ phản ứng.
Sản phẩm thu được là dung dịch B₃ và khí C₂.
Xác định thành phần:
* B₃: Dung dịch chứa các chất tan sau phản ứng.
* Fe₂(SO₄)₃ (từ Fe phản ứng)
* Al₂(SO₄)₃ (từ Al và Al₂O₃ phản ứng)
* H₂SO₄ (dư) – Tuy nhiên, trong các phản ứng này, Fe và Al đã bị oxi hóa đến số oxi hóa cao nhất, và H₂SO₄ đặc nóng được xem là chất oxi hóa mạnh, phản ứng sẽ theo tỉ lệ để tạo sản phẩm cuối cùng. Nếu H₂SO₄ dư, thì dung dịch B₃ sẽ có Al₂(SO₄)₃ và H₂SO₄.
Trong trường hợp này, Fe và Al sẽ bị oxi hóa thành Fe(III) và Al(III).
Thành phần B₃: Al₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃ và có thể còn H₂SO₄ nếu dư.
* C₂: Khí SO₂.
Viết các PTHH:
7. 2Fe + 6H₂SO₄ (đặc, nóng) → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O
8. 2Al + 6H₂SO₄ (đặc, nóng) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O
9. Al₂O₃ + 3H₂SO₄ (đặc, nóng) → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
Xác định thành phần:
* B₃: Al₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃, (H₂SO₄ dư – nếu có)
* C₂: SO₂
Bước 5: Phân tích phản ứng của dung dịch B₃ với bột Fe (dư)**
Dung dịch B₃ chứa Al₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃, (H₂SO₄ dư).
Cho tác dụng với bột Fe (dư).
* Fe với Al₂(SO₄)₃: Fe đứng trước Al trong dãy hoạt động hóa học, không phản ứng với muối Al.
* Fe với Fe₂(SO₄)₃: Fe có thể phản ứng với muối Fe(III) để tạo muối Fe(II).
Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄
* Fe với H₂SO₄ (dư): Fe phản ứng với axit tạo muối Fe(II) và khí H₂.
Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑
Do Fe dư, nó sẽ phản ứng với Fe₂(SO₄)₃ và H₂SO₄ (nếu có).
Sản phẩm thu được là dung dịch B₄ và khí C₂.
Ở đây, đề bài ghi “B₄, C₂”, nhưng khí C₂ đã được xác định ở bước trước là SO₂. Có thể đề bài có nhầm lẫn hoặc ý muốn nói thêm một khí nào đó sinh ra ở bước này. Tuy nhiên, dựa vào các phản ứng đã biết, khí duy nhất có thể sinh ra ở bước này là H₂ từ phản ứng của Fe với H₂SO₄ dư. Nếu H₂SO₄ không dư, thì sẽ không có khí H₂.
Xem lại đề bài: “Cho B₃ tác dụng với bột Fe (dư) được dung dịch B₄, C₂”. Nếu C₂ là SO₂, thì nó không sinh ra ở phản ứng này.
Khả năng cao là đề bài muốn nói đến khí thoát ra ở bước này là H₂, và C₂ có thể là SO₂ (từ bước trước) cộng thêm H₂ (nếu có). Tuy nhiên, ta phải tuân thủ theo các bước.
Trong phản ứng này, Fe dư sẽ khử Fe³⁺ thành Fe²⁺, và phản ứng với H₂SO₄ dư tạo ra H₂.
Xác định thành phần:
* B₄: Dung dịch chứa các chất tan sau phản ứng.
* FeSO₄ (từ Fe phản ứng với Fe₂(SO₄)₃ và với H₂SO₄)
* Al₂(SO₄)₃ (không phản ứng)
* Nếu có H₂SO₄ dư ở B₃, thì Fe sẽ phản ứng với nó.
* Do Fe dư, sau phản ứng, trong dung dịch B₄ sẽ có FeSO₄ và Al₂(SO₄)₃. Nếu có H₂SO₄ dư, thì dung dịch B₄ sẽ có FeSO₄, Al₂(SO₄)₃, H₂SO₄. Tuy nhiên, thông thường khi cho Fe dư vào dung dịch muối Fe³⁺ và H₂SO₄, Fe sẽ phản ứng hết với Fe³⁺ trước, sau đó mới phản ứng với H₂SO₄.
Vậy thành phần B₄ là: FeSO₄, Al₂(SO₄)₃.
* C₂: Đề bài ghi là “C₂”, và khí C₂ đã được xác định là SO₂ ở bước trước. Nếu có khí thoát ra ở bước này thì là H₂. Tuy nhiên, ta phải giữ nguyên ký hiệu.
Nếu có phản ứng với H₂SO₄ dư:
Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑
Vậy có thể khí C₂ là cả SO₂ và H₂. Nhưng trong bài này, chúng ta chỉ xem xét các sản phẩm theo từng bước. Nếu B₃ không còn H₂SO₄, thì không có khí H₂.
Giả sử B₃ có H₂SO₄ dư.
Viết các PTHH:
10. Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄
11. Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑ (Nếu B₃ có H₂SO₄ dư)
Xác định thành phần:
* B₄: FeSO₄, Al₂(SO₄)₃ (Nếu có H₂SO₄ dư trong B₃, thì nó cũng có mặt trong B₄)
* C₂: SO₂ (từ bước trước). Nếu có H₂ thoát ra ở bước này, thì nó cũng thuộc về khí thoát ra. Tuy nhiên, đề bài chỉ ghi là C₂ và đã xác định ở bước trước.
Tóm tắt lại toàn bộ quá trình và thành phần:
Hỗn hợp A: Fe₃O₄, Al, Al₂O₃, Fe
1. A + NaOH dư → A₁ (rắn) + B₁ (dd) + C₁ (khí)
* A₁: Fe₃O₄, Fe
* B₁: NaAlO₂, NaOH (dư)
* C₁: H₂
* PTHH:
2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂↑
Al₂O₃ + 2NaOH → 2NaAlO₂ + H₂O
2. C₁ + A (nung nóng) → A₂ (rắn)
* A₂: Fe, Al, Al₂O₃ (Giả sử H₂ đủ khử Fe₃O₄)
* PTHH:
Fe₃O₄ + 4H₂ \(\xrightarrow{t^0}\) 3Fe + 4H₂O
3. B₁ + H₂SO₄ loãng (dư) → B₂ (dd)
* B₂: Na₂SO₄, Al₂(SO₄)₃, H₂SO₄ (dư)
* PTHH:
2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O
2NaAlO₂ + 4H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ + 4H₂O
4. A₂ + H₂SO₄ đặc, nóng (dư) → B₃ (dd) + C₂ (khí)
* B₃: Al₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃, (H₂SO₄ dư)
* C₂: SO₂
* PTHH:
2Fe + 6H₂SO₄ (đặc, nóng) → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O
2Al + 6H₂SO₄ (đặc, nóng) → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O
Al₂O₃ + 3H₂SO₄ (đặc, nóng) → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O
5. B₃ + Fe (dư) → B₄ (dd) + C₂
* B₄: FeSO₄, Al₂(SO₄)₃, (H₂SO₄ dư – nếu có trong B₃)
* C₂: SO₂ (từ bước trước). Nếu có H₂ thoát ra ở bước này, nó cũng sẽ đi kèm. Tuy nhiên, ta chỉ ghi lại ký hiệu C₂ đã xác định.
* PTHH:
Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄
Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑ (Nếu B₃ có H₂SO₄ dư)
Chúc các em học tốt và làm bài kiểm tra thật tốt nhé! Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô.
Giải thích các bước giải:
\(Al + NaOH + H_2O -> NaAlO_2 + 3/2H_2\)
\(Al_2O_3 + 2NaOH ->2NaAlO_2 + H_2O\)
\(A1 : Fe_3O_4; Fe\)
\(B1 : NaOH ; NaAlO_2\)
\(C1 : H_2\)
\(Fe_3O_4 + 4H_2 overset(t^o)(->) 3Fe + 4H_2O\)
\(A2: Fe ; Al; Al_2O_3\)
\(2NaOH + H_2SO_4 -> Na_2SO4 + H_2O\)
\(2NaAlO_2 +4 H_2SO_(4\ loãng\ dư)->Al_2(SO_4)_3 + Na_2SO_4+4H_2O\)
\(B2: Na_2SO_4 ; H_2SO_4 ; Al_2(SO_4)_3\)
\(2Fe + 6H_2SO_(4\ đặc) ->Fe_2(SO_4)_3 + 3SO_2 + 6H_2O\)
\(2Al + 6H_2SO_(4\ đặc) ->Al_2(SO_4)_3 + 3SO_2 + 6H_2O\)
\(Al_2O_3 + 3H_2SO_(4\ đặc) -> Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O\)
\(B3 : Fe_2(SO_4)_3 ; Al_2(SO_4)_3 ; H_2SO_(4 \ đ)\)
\(C2: SO_2\)
\(2Fe + 6H_2SO_(4\ đặc) ->Fe_2(SO_4)_3 + 3SO_2 + 6H_2O\)
\(Fe_2(SO_4)_3 + Fe -> 3FeSO_4\)
\(B4: FeSO_4;Al_2(SO_4)_3\)
\(C2: SO_2\)
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
\(A_1 : Fe_3O_4 , Fe \)
\(B_1 : NaAlO_2, NaOH \)
\(C_1 : H_2\)
\(A_2 : Fe, Al , Al_2O_3 \)
\(B_2 : Na_2SO_4 , Al_2(SO_4)_3 , H_2SO_4\)
\(B_3 : Al_2(SO_4)_3 , Fe_2(SO_4)_3\)
\(C_2 : SO_2 \)
\(B_4 : FeSO_4 , Al_2(SO_4)_3\)
PT :
\(2Al +2 NaOH +2 H_2O ->2 NaAlO_2 + 3H_2\)
\(Al_2O_3 +2 NaOH -> 2NaAlO_2 + H_2O\)
\(4H_2 + Fe_3O_4 overset(t^o)(->) 3Fe + 4H_2O\)
\(2NaAlO_2 +4 H_2SO_4 -> Al_2(SO_4)_3 + Na_2SO_4 + 4H_2O\)
\(2NaOH + H_2SO_4 -> Na_2SO_4 + 2H_2O\)
\(2Fe + 6H_2SO_4 -> Fe_2(SO_4)_3 + 3SO_2 + 6H_2O\)
\(2Al + 6H_2SO_4 -> Al_2(SO_4)_3 + 3SO_2 + 6H_2O\)
\(Al_2O_3 +3 H_2SO_4 -> Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O\)
\(Fe_2(SO_4)_3 + Fe -> FeSO_4\)