Hỗn hợp X gồm Al và Fe3O4. Nung hỗn hợp X ở nhiệt độ cao thu được hỗn hợp Y. Chia Y thành 2 phần bằng nhau:−Phần 1 cho vào dung dịch NaOH dư, sau phản ứng thu được 1,344 lít khí (đktc).−Phần 2 hòa tan vừa hết trong 310 ml dung dịch H2SO4 1M (loãng) thu được 3,36 lít khí (đktc) Hiệu suất của 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.

Phương trình phản ứng: 8Al+ 3Fe 3 O 4 → 4Al2O3+ 9Fe (1) Hỗn hợp Y chứa Al2O3, Fe, Al dư và Fe3O4 dư.−Phần 1: cho vào dung dịch NaOH dư thì có Al2O3 và Al dư phản ứng

Từ số mol H2 suy ra số mol Al dư.−Phần 2: Hòa tan trong dung dịch H2SO4 loãng thì tất cả các chất trong Y đều phản ứng

Từ số mol H2 suy ra số mol Fe. 2Al dư+ 3 H2SO4 loãng → Al 2 (SO4 ) 3+3 H2 (4) Fe+ H2SO4 → FeSO4+ H2 (5) Al2O3+ 3 H2SO4 → Al 2 (SO4 ) 3+ 3H2O (6) Fe3O4+ 4 H2SO4 → FeSO4+ Fe 2 (SO4 ) 3+ 4 H2O (7)

Từ các phương trình (1), (4), (5), (6), (7) tính được số mol Al ban đầu và số mol Fe3O4 ban đầu

Từ đó xác định được hiệu suất phản ứng tính theo chất có tỉ lệ mol/ hệ số cân bằng bé hơn. Phương trình phản ứng: 8Al+ 3Fe 3 O 4 → 4Al2O3+ 9Fe (1) Hỗn hợp Y chứa Al2O3, Fe, Al dư và Fe3O4 dư.−Phần 1: cho vào dung dịch NaOH dư thì có Al2O3 và Al dư phản ứng. Al+ NaOH+ H2O → NaAlO2+ 3/2 H2 (2) Al2O3+ 2NaOH → 2 NaAlO2+ H2O (3)

Theo PT (2) ta có: n Al dư = 2/3. n H2 = 2/3. 1,344:22,4= 0,04 mol

Suy ra trong toàn bộ hỗn hợp Y thì n Al dư = 2.0,04 = 0,08 mol−Phần 2: Hòa tan trong dung dịch H2SO4 loãng: n H2 = 3,36: 22,4 = 0,15 mol 2Al dư+ 3 H2SO4 loãng → Al 2 (SO4 ) 3+ 3 H2 (4) 0,04 → 0,06 mol Fe+ H2SO4 → FeSO4+ H2 (5) 0,09 ← (0,15-0,06) mol Al2O3+ 3 H2SO4 → Al 2 (SO4 ) 3+ 3H2O (6) 0,04→ 0,12 mol Fe3O4+ 4 H2SO4 → FeSO4+ Fe 2 (SO4 ) 3+ 4 H2O (7) 0,01← 0,04 mol

Theo pt (1): n Al2O3 = (4/9).n Fe = ( 4/9). 0,09 = 0,04 mol; n Fe3O4 pứ = (3/9).n Fe = (3/9). 0,09 = 0,03 mol; n Al pứ = 2.n Al2O3 = 0,08 mol

Ta có: n H2SO4 PT 7 = n H2SO4 ban đầu− n H2SO4 PT 4,5,6 = 0,31 –( 0,06+0,09+0,12) = 0,04 mol → n Fe3O4 = 0,01 mol

Vậy ½ hỗn hợp X có chứa: n Al = n Al pứ+ n Al dư = 0,08+ 0,04= 0,12 mol; n Fe3O4 = n Fe3O4 pứ+ n Fe3O4 dư = 0,03+ 0,01 = 0,04 mol Xét phản ứng: 8Al+ 3Fe 3 O 4 → 4Al2O3+ 9Fe (1)

Ta có: 0,12:8 > 0,04:3 nên hiệu suất phản ứng tính theo Fe3O4

Vậy hiệu suất phản ứng là: H = n Fe3O4phanungn Fe3O4bandau.100\% = (0,03)/(0,04).100\% = 75\%

Đáp án C

Từ phân tích trên, đáp án đúng là C. 75%.