Đun nóng hỗn hợp gồm 11,2 gam Fe2O3 và Al trong điều kiện không có không khí, sau phản ứng thu được 14,44 gam chất rắn X. Hòa tan X vào V ml dung dịch HCl 1M vừa đủ thu được 2,912 lít H2 (ở đktc). Giá trị của V và hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là:

Đây là dạng câu hỏi tính toán hóa học cơ bản. Trước hết cần xác định dữ kiện đề bài đang cho dưới dạng khối lượng, số mol hoặc thể tích khí, sau đó chọn công thức phù hợp để tìm kết quả.

Dùng định luật bảo toàn khối lượng để tìm khối lượng Al có trong hỗn hợp ban đầu 2Al+ Fe2O3 →+ 2Fe Chất rắn X chứa Al2O3, Fe, Al dư và Fe2O3 dư

Từ số mol H2 tìm ra số mol Al dư và số mol Fe sinh ra

Từ đó tìm được số mol của Fe2O3, Al2O3 Chất nào phản ứng hết nếu H = 100% thì hiệu suất được tính theo chất đó

Ta có: n HCl pứ = 6. n Al2O3+ 2.n Fe+ 3.n Al+ 6.n Fe2O3 → V

Ta có: n Fe2O3 = 0,07 mol Dùng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m Fe2O3+ m Al = m X → m Al = 14,44− 11,2 = 3,24 gam → n Al = 0,12 mol 2Al+ Fe2O3 →+ 2Fe

Ta có: 0,12:2 < 0,07:1 nên hiệu suất phản ứng tính theo Al. Đặt n Al pứ =2x mol 2Al+ Fe2O3 →+ 2Fe 2x x x 2x mol Chất rắn X chứa x mol Al2O3, 2x mol Fe, (0,12-2x) mol Al dư và (0,07-x) mol Fe2O3 dư

Ta có: n H2 = 3/2.n Al+ n Fe = 2,912: 22,4 = 0,13 mol → 1,5.(0,12-2x)+ 2x = 0,13 → x = 0,05

Vậy hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm là: H = n Al pứ.100%/n Al ban đầu = 2x.100%/0,12 = 83,33% Chất rắn X chứa 0,05 mol Al2O3; 0,1 mol Fe; 0,02 mol Al dư và 0,02 mol Fe2O3 dư → n HCl pứ = 6. n Al2O3+ 2.n Fe+ 3.n Al+ 6.n Fe2O3 = 6.0,05+ 2.0,1+3.0,02+ 6.0,02 = 0,68 mol → V = 0,68 lít = 680 ml

Đáp án C

Từ phân tích trên, đáp án đúng là C. 680 và 83,33%.