Khử hoàn toàn 6,4 g hỗn hợp CuO và Fe2O3 bằng H2 thấy tạo ra 1,8g H2O . Khối l…
Đề bài yêu cầu chúng ta tính khối lượng hỗn hợp kim loại thu được sau phản ứng khử hoàn toàn hỗn hợp CuO và Fe2O3 bằng H2, biết khối lượng hỗn hợp ban đầu và khối lượng nước tạo thành.
Chúng ta sẽ đi từng bước nhé:
Bước 1: Xác định các chất tham gia và tạo thành trong phản ứng.
Hỗn hợp ban đầu gồm CuO và Fe2O3.
Chất khử là khí Hydro (H2).
Khi CuO tác dụng với H2, ta thu được kim loại Đồng (Cu) và nước (H2O). Phương trình phản ứng:
CuO + H2 -> Cu + H2O
Khi Fe2O3 tác dụng với H2, ta thu được kim loại Sắt (Fe) và nước (H2O). Phương trình phản ứng:
Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O
Bước 2: Phân tích dữ kiện đề bài cho và dữ kiện cần tìm.
Đề bài cho:
– Khối lượng hỗn hợp CuO và Fe2O3 là 6,4 gam.
– Khối lượng nước (H2O) tạo thành là 1,8 gam.
Đề bài yêu cầu tìm: Khối lượng hỗn hợp kim loại thu được (tức là khối lượng Cu + khối lượng Fe).
Bước 3: Vận dụng định luật bảo toàn khối lượng.
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.
Áp dụng vào bài toán này, ta có:
Khối lượng (CuO + Fe2O3) + Khối lượng H2 (tham gia phản ứng) = Khối lượng (Cu + Fe) + Khối lượng H2O (tạo thành)
Chúng ta đã biết khối lượng hỗn hợp ban đầu (CuO + Fe2O3) và khối lượng nước (H2O) tạo thành. Chúng ta cần tìm khối lượng hỗn hợp kim loại (Cu + Fe).
Để tìm khối lượng hỗn hợp kim loại, chúng ta cần biết khối lượng khí H2 đã tham gia phản ứng.
Bước 4: Tính số mol nước tạo thành.
Để tính được khối lượng H2 đã phản ứng, chúng ta cần dựa vào lượng nước tạo thành.
Trước hết, ta tính số mol của nước (H2O).
Khối lượng mol của H2O là: 1 * 2 + 16 = 18 g/mol.
Số mol H2O = Khối lượng H2O / Khối lượng mol H2O
Số mol H2O = \(1,8 \text{ g} / 18 \text{ g/mol}\) = 0,1 mol.
Bước 5: Tính số mol khí H2 đã phản ứng.
Quan sát hai phương trình phản ứng ở Bước 1:
CuO + H2 -> Cu + H2O
Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O
Chúng ta thấy rằng, trong cả hai phản ứng, cứ 1 mol nước tạo thành thì sẽ có 1 mol khí H2 tham gia phản ứng (ở phản ứng thứ nhất) hoặc 1/3 mol khí H2 tham gia phản ứng (ở phản ứng thứ hai). Tuy nhiên, chúng ta có thể suy luận tổng quát hơn như sau:
Tổng lượng nước tạo thành là 0,1 mol.
Từ phương trình thứ nhất: 1 mol H2 tạo ra 1 mol H2O.
Từ phương trình thứ hai: 3 mol H2 tạo ra 3 mol H2O.
Điều này có nghĩa là số mol H2 tham gia phản ứng bằng với số mol H2O tạo thành.
Vì vậy, số mol H2 đã phản ứng = số mol H2O tạo thành = 0,1 mol.
Bước 6: Tính khối lượng khí H2 đã phản ứng.
Khối lượng mol của H2 là: 1 * 2 = 2 g/mol.
Khối lượng H2 = Số mol H2 * Khối lượng mol H2
Khối lượng H2 = \(0,1 \text{ mol} * 2 \text{ g/mol}\) = 0,2 gam.
Bước 7: Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng để tìm khối lượng hỗn hợp kim loại.
Quay lại định luật bảo toàn khối lượng ở Bước 3:
Khối lượng (CuO + Fe2O3) + Khối lượng H2 (tham gia phản ứng) = Khối lượng (Cu + Fe) + Khối lượng H2O (tạo thành)
Thay số liệu vào:
6,4 gam + 0,2 gam = Khối lượng hỗn hợp kim loại + 1,8 gam
Giải phương trình để tìm Khối lượng hỗn hợp kim loại:
Khối lượng hỗn hợp kim loại = (6,4 gam + 0,2 gam) – 1,8 gam
Khối lượng hỗn hợp kim loại = 6,6 gam – 1,8 gam
Khối lượng hỗn hợp kim loại = 4,8 gam.
Kết luận:
Vậy khối lượng hỗn hợp kim loại thu được là 4,8 gam.
Các em thấy không, bài toán này không hề khó nếu chúng ta nắm vững kiến thức về phương trình hóa học, cách tính số mol và đặc biệt là định luật bảo toàn khối lượng. Hãy luyện tập thêm nhiều dạng bài tương tự để nâng cao kỹ năng giải toán của mình nhé!
Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em cứ mạnh dạn hỏi cô. Cô luôn sẵn sàng giải đáp. Chúc các em học tốt!
Đáp án:
\({m_{hh{\text{ kl}}}} = 4,8{\text{ gam}}\)
Giải thích các bước giải:
Gọi số mol \(CuO;Fe_2O_3\) lần lượt là \(x;y\)
\( \to 80{\text{x}} + 160y = 6,4{\text{ gam}}\)
Phản ứng xảy ra:
\(CuO + {H_2}\xrightarrow{{{t^o}}}Cu + {H_2}O\)
\(F{{\text{e}}_2}{O_3} + 3{H_2}\xrightarrow{{{t^o}}}2F{\text{e}} + 3{H_2}O\)
Ta có:
\({n_{{H_2}O}} = {n_{CuO}} + 3{n_{F{{\text{e}}_2}{O_3}}} = x + 3y = \dfrac{{1,8}}{{18}} = 0,1{\text{ mol}}\)
Giải được: \(x=0,04;y=0,02\)
\( \to {n_{Cu}} = {n_{CuO}} = 0,04;{n_{F{\text{e}}}} = 2{n_{F{{\text{e}}_2}{O_3}}} = 0,04{\text{ mol}}\)
\( \to {m_{hh{\text{ kl}}}} = 0,04.64 + 0,04.56 = 4,8{\text{ gam}}\)
\(n_(H_2O)=\frac{1,8}{18}=0,1(mol)\)
Gọi \(x,y\) lần lượt là số mol \(CuO và Fe_2O_3\)
\(=>80x+160y=6,4 (1)\)
\(CuO+H_2\xrightarrow{t^o}Cu+H_2O\)
\(x\) \(x\) \(x\)
\(Fe_2O_3+H_2\xrightarrow{t^o}2Fe+3H_2O\)
\(y\) \(2y\) \(3y\)
\(=>x+3y=0,1(2)\)
Từ \((1) và (2)\)
\(=>\)\(\begin{cases}x=0,04(mol)\\y=0,02(mol)\\\end{cases}\)
\(=>m_(Cu)=0,04.64=2,56(g)\)
\(m_(Fe)=0,04.56=2,24(g)\)