Dạng bài : Khử oxit kim loại
The process of reducing metal oxides
Reducing metal oxides is one method used to produce metals, which requires a variety of skills and logical problem-solving methods. Sytu aims to share the following article to help you enhance your knowledge and skills in order to achieve your goals.
A. Overview of knowledge and problem-solving methods:
Chemical substances that can reduce metal oxides: Al, CO, H2
CO + M2On → 2M + nCO2
nH2 + M2On → 2M + nH2O
Conditions: Metal oxides that are below aluminum in the reactivity series are reduced by the given reducing agents.
Thermal reaction of aluminum: 2yAl + 3FexOy → yAl2O3 + 3xFe
1. Completely reducing a metal oxide using CO or H2:
Given data: Mass of oxide or reducing agent (CO, H2), and the resulting metal.
Steps to solve:
1. Convert the given data into number of moles.
2. Write the balanced chemical equation.
3. Determine the mole ratios of the reactants and products based on the known number of moles.
4. Calculate according to the requirements of the problem and draw conclusions.
Example 1:
When 32g of CuO is completely reduced by H2 gas, producing 32g of Cu. Calculate the volume of H2 gas required.
We have nCu = 0.5 mol
Using the chemical reaction: CuO + H2 → Cu + H2O
Calculate nH2 = 0.5 mol ➔ V = 0.5 x 22.4 = 11.2 liters
2. Reducing a mixture of two metal oxides using CO or H2:
Data provided: Total mass of oxides or resulting metals.
Steps to solve:
1. Convert the given data into number of moles for each oxide.
2. Write the balanced chemical equation for each reaction.
3. Calculate the mole ratios of the reactants and products based on the known number of moles for each oxide.
4. Solve the system of equations for each oxide to find the masses.
Example 2:
When 32g mixture of CuO and Fe2O3 are completely reduced by H2 gas, producing 9g of water. Determine the percentage mass of CuO and Fe2O3 in the mixture.
We have %CuO = 50% and %Fe2O3 = 50%
3. Reducing a mixture of multiple metal oxides using CO or H2:
Data provided: Mass of oxides or resulting metals. Volume of H2 gas, CO, or mass of CO2, H2O.
Steps to solve:
1. Convert the given data into number of moles.
2. Write the balanced chemical equation.
3. Determine the number of moles for each component based on the chemical reaction.
4. Calculate the mass of oxygen in the oxides and the total mass of the mixture.
5. Calculate according to the requirements of the problem and draw conclusions.
Example 3:
When 17.6g mixture of Fe, FeO, and Fe2O3 are completely reduced by 4.48 liters of H2 gas, calculate the mass of iron obtained.
We find the mass of iron obtained as 14.4g.
4. Determining the formula of iron oxide:
Example 4: Given 0.3 mol of FexOy reacting with aluminum to produce 0.4 mol of Al2O3, determine the formula of iron oxide as Fe3O4.
Bài tập và hướng dẫn giải
Bài 1: Khử m gam Fe2O3 bằng khí CO dư. Hỗn hợp khí thu được cho đi qua nước vôi trong dư thu được 3 gam kết tủa. Tính m và thể tích khí CO đã dùng ở đktc.
Bài 2: Cho V lít ( đktc) khí H2 đi qua bột CuO đun nóng, thu được 12,8 g Cu. Nếu cho V lít H2 đi qua bột Fe3O4 đun nóng thì lượng Fe thu được là bao nhiêu?
Bài 3: Khử hoàn toàn m gam hh M gồm FeO, Fe2O3 và FexOy bằng khí CO dư thu được chất rắn X và khí Y. Hòa tan hết X bằng HCl dư sau đó cô cạn dung dịch thu được 7,62 gam chất rắn khan, toàn bộ Y hấp thụ vào nước vôi trong dư được 8 gam kết tủa. Tìm m?
Bài 4: Thổi một luồng khí CO dư đi qua ống đựng hỗn hợp 2 oxit Fe3O4 và CuO nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 2,32 g hỗn hợp kim loại. Khí thoát ra được đưa vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư thấy có 5g kết tủa trắng.
a) Tính khối lượng hỗn hợp oxit ban đầu.
b) Tính phần trăm khối lượng của từng oxit trong hỗn hợp ban đầu.
Bài 5: Dùng khí CO dư để khử hoàn toàn m gam FexOy. Khí sinh ra cho đi qua dung dịch Ba(OH)2 dư được 0,15 mol kết tủa. Mặt khác, hòa tan toàn bộ FexOy bằng HCl dư rồi cô cạn được 16,95gam muối. Xác định giá trị m và công thức của oxit sắt?