Trộn 10,8g bột Al với 34,8g bột Fe₃O₄ rồi tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp rắn sau phản ứng bằng dung dịch H₂SO₄loãng (dư) thu được 10,752 lít khí H₂ (đktc). Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:

A. 80%

B. 90%

C. 70%

D. 60%

Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án

Môn: Hóa Học Lớp 12

Chủ đề: Tổng hợp Vô cơ 12

Bài: Tổng hợp vô cơ

Lời giải:

Báo sai

Ta có : n_Al= 10,8 / 27 = 0,4 mol ;

\(\begin{array}{*{20}{l}} {nF{e_3}{O_4}\; = {\rm{ }}34,8{\rm{ }}/{\rm{ }}232{\rm{ }} = {\rm{ }}0,15{\rm{ }}mol\;;\;n{\rm{ }}{H_2}\; = {\rm{ }}10,752{\rm{ }}/{\rm{ }}22,4{\rm{ }} = {\rm{ }}0,48{\rm{ }}mol}\\ {8{\rm{ }}Al{\rm{ }} + \;{\rm{ }}3{\rm{ }}F{e_3}{O_4}\; \to {\rm{ }}4A{l_2}{O_3}\; + {\rm{ }}9{\rm{ }}Fe}\\ {8x/3\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}x{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;3x} \end{array}\)

Gọi số mol Fe₃O₄ phản ứng là x mol

Vì hiệu suất không đạt 100% nên cả Al và Fe3O4 đều chưa phản ứng hết.

⇒ hỗn hợp chất rắn Al dư, Fe3O4 dư , Al₂O₃và Fe.

Theo phản ứng

\(\begin{array}{*{20}{l}} {n{\rm{ }}A{l_{pu\;}} = {\rm{ }}8x/3\;mol\; \Rightarrow \;nA{l_{du}}\; = \;{\rm{ }}(0,4{\rm{ }} - \;8x/3){\rm{ }}mol}\\ \begin{array}{l} 2{\rm{ }}Al\;{\rm{ }}\; + \;{\rm{ }}3{\rm{ }}{H_2}S{O_4}\; \to {\rm{ }}A{l_2}{\left( {S{O_4}} \right)_3}\; + \;{\rm{ }}3{H_2}\\ (0,4 - \frac{8}{3}x)\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;\frac{3}{2}(0,4 - \frac{8}{3}x)\\ Fe{\rm{ }} + {\rm{ }}{H_2}S{O_4}\; \to {\rm{ }}FeS{O_4}\; + {\rm{ }}{H_2}\\ 3x{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}\;\;{\rm{ }}\;3x\\ \begin{array}{*{20}{l}} { \Rightarrow \;3/2(0,4{\rm{ }} - \;8x/3)\; + {\rm{ }}3x{\rm{ }} = {\rm{ }}0,48\; \Rightarrow \;x{\rm{ }} = {\rm{ }}0,12{\rm{ }}mol}\\ { \Rightarrow \;H{\rm{ }} = {\rm{ }}0,12/0,15\;.{\rm{ }}100\% {\rm{ }} = {\rm{ }}80\% } \end{array}\;\\ \;\; \end{array} \end{array}\)