Bài tập khử không hoàn toàn Fe2O3 sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh là HNO3 hoặc H2SO4 đặc nóng

Bài tập khử không hoàn toàn Fe₂O₃ sau cho sản phẩm phản ứng với chất oxi hóa mạnh là HNO₃ hoặc H₂SO₄ đặc nóng

• Phân tích đề: Sơ đồ phản ứng

 $F{{\text{e}}_{2}}{{O}_{3}}\xrightarrow[{{t}^{0}}]{CO}\left\{ \begin{array}  {} F\text{e}O,F{{e}_{3}}{{O}_{4}} \\  {} F{{e}_{2}}{{O}_{3}},Fe \\ \end{array} \right.\xrightarrow{HN{{O}_{3}}\ du}\left\{ \begin{array}  {} N{{O}_{2}}\uparrow  \\  {} Fe{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}} \\ \end{array} \right.$

Trong trường hợp này xét quá trình đầu và cuối ta thấy chất nhường e là CO, chất nhận e là HNO₃. Nhưng nếu biết tổng số mol Fe trong oxit ta sẽ biết được số mol Fe₂O₃. Bởi vậy ta dùng chính dữ kiện bài toán hòa tan x trong HNO₃ đề tính tổng số mol Fe.  

• Giải:  

Theo đề ra ta có: ${{n}_{N{{O}_{2}}}}=0,195\ mol$

Gọi số mol Fe và O tương ứng trong X là x và y ta có: 56x + 16y = 10,44 (1).

Quá trình nhường và nhận e:  

• Áp dụng định luật bảo toàn electron  ta có: 3x = 2y + 0,195          (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ $\left\{ \begin{array}  {} 56x+16y=10,44 \\  {} 3x-2y=0,195 \\ \end{array} \right.$

Giải hệ trên ta có x = 0,15 và  y = 0,1275   

Như vậy n_Fe = 0,15 mol nên ${{n}_{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,075\ mol$  → m = 12 gam.

Nhận xét:  

Dĩ nhiên trong bài toán trên ta cũng có thể giải theo cách tính số mol O bị CO lấy theo phương trình: 

 $CO+\left[ {{O}^{2-}} \right]-2e\to C{{O}_{2}}$và ${{N}^{+5}}+1\text{e}\to \overset{+4}{\mathop{N{{O}_{2}}}}\,$

 Sau đó dựa vào định luật bảo toàn khối lượng ta có: m = 10,44 + m_O