Title Chuyên đề 48 - khí than ướt_Nguyễn Thị Ngọc Dung_Bắc Ninh.docx ✅

Nguyễn Thị Ngọc Dung_Bắc Ninh Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 1 Chuyên Đề 48: BÀI TẬP KHÍ THAN ƯỚT Phần A: Lí Thuyết - Khí than ướt chứa khoảng 44% CO, 45% H 2 , 5% H 2 O và 6% N 2 . Khí này được điều chế bằng cách cho hơi nước đi qua than nóng đỏ: C + H 2 O Co1050 CO + H 2 Hỗn hợp khí tạo thành gọi là khí than ướt. - Phân biệt với khí than khô: Khí than khô là hỗn hợp khí thu được sau khi thổi không khí đi qua lò gas với lớp than nung nóng đỏ: C + O 2 → CO 2 C + CO 2 → 2CO Phần B: Bài tập được phân dạng. Dạng 1: Sử dụng khí than ướt để khử oxide kim loại - Phương pháp: thành phần khí than ướt có chứa CO, H 2 có khả năng khử oxide của kim loại yếu, trung bình (đứng sau Al) để tạo thành kim loại. Phương pháp chủ yếu giải bài tập dạng này là vận dụng định luật bảo toàn khối lượng → hệ quả là bảo toàn nguyên tố: + n [O] trong oxide kim loại = n CO,H2 + n CO,H2 = n CO2, H2O ) - Ví dụ minh họa: Ví dụ 1. Dẫn hơi nước qua than nóng đỏ thì thu được V lít (đkc) hỗn hợp khí X gồm CO 2 , CO, H 2 ; tỉ khối hơi của X so với H 2 là 7,8. Cho toàn bộ V lít hỗn hợp khí X ở trên khử vừa đủ 24 gam hỗn hợp CuO, Fe 2 O 3 nung nóng, thu được rắn Y chỉ có 2 kim loại. Cho toàn bộ Y vào dung dịch HCl dư thấy có 4,958 lít H 2 bay ra (đkc). Tính giá trị của V? HDG: Ta có sơ đồ chuyển hóa: CuO + X Cu + HCl Cu Fe 2 O 3 Fe FeCl 2 + H 2 n H2 = n Fe = 0,2 (mol) → m Fe2O3 = 0,1. 160 = 16 gam → m CuO = 24- 16 = 8 gam →n [O] trong oxide kim loại = n CO+H2 = 0,4 mol Lại có: C + H 2 O → x CO 2 + y CO + z H 2 Bảo toàn [H] → n H2O = n H2 = z Bảo toàn [O] → z = 2x +y (1) Lại có: y +z = 0,4 (2) Tỉ khối của X so với H 2 bằng 7,8 → = 15,6 (3) Từ (1,2,3) ta có: x = 0, 1; y = 0,1 ; z = 0,3 V = 0,5.24,79 = 12,395 (l) Ví dụ 2. Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, thu được V lít (đkc) hỗn hợp khí X gồm CO, CO 2 , H 2 có tỉ khối so với heli là 3,875. Dẫn toàn bộ X đi qua bột CuO (dư) nung nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn giảm 8 gam. Tính giá trị của V? HDG:
Nguyễn Thị Ngọc Dung_Bắc Ninh Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 2 CuO + X (CO, H 2 )→ Cu + (CO 2 , H 2 O) Nhận thấy khối lượng chất rắn giảm bằng khối lượng [O] trong oxide = 8g → n [O] = n CO, H2 = = 0,5 mol. Lại có: C + H 2 O → x CO 2 + y CO + z H 2 Bảo toàn [H] → n H2O = n H2 = z Bảo toàn [O] → z = 2x +y (1) Lại có: y +z = 0,5 (2) Tỉ khối của X so với He bằng 3,875 → = 15,5 (3) Từ (1,2,3) ta có: x = 0,1 ; y = 0,15 ; z = 0,35 V = 0,6.24,79 = 14,874 (l) Ví dụ 3. Dẫn 0,09 mol hỗn hợp gồm hơi nước và khí CO 2 qua carbon nung đỏ, thu được 0,15 mol hỗn hợp khí Y gồm CO, H 2 và CO 2 . Cho Y đi qua ống đựng CuO (dư, nung nóng) thu được chất rắn Z gồm 2 chất. Cho Z vào dung dịch HCl dư, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn. Tính giá trị của m? Ví dụ 4: Dẫn 0,02 mol hỗn hợp X (gồm CO 2 và hơi nước) qua than nóng đỏ thu được 0,035 mol hỗn hợp khí Y gồm H 2 , CO và CO 2 . Cho 0,035 mol Y đi qua ống đựng 10 gam hỗn hợp gồm CuO và Fe 2 O 3 (dư, đun nóng), sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Tính giá trị của m? Ví dụ 5: Dẫn 0,04 mol hỗn hợp gồm hơi nước và CO 2 đi qua carbon nung đỏ, thu được 0,07 mol hỗn hợp khí Y gồm CO, H 2 , CO 2 . Cho Y đi qua ống đựng 20 gam hỗn hợp gồm Fe 2 O 3 và CuO (dư, nung nóng). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam chất rắn. Tính m? Ví dụ 6: Dẫn 0,075 mol hỗn hợp gồm hơi nước và CO 2 đi qua carbon nung đỏ, thu được a mol hỗn hợp khí Y gồm CO, H 2 , CO 2 . Cho Y đi qua ống sứ đựng 18 gam hỗn hợp gồm Fe 2 O 3 và CuO (dư, nung nóng). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 16,4 gam chất rắn. Tính a? Ví dụ 7: Dẫn a mol hỗn hợp gồm hơi nước và CO 2 đi qua carbon nung đỏ, thu được 1,8a mol hỗn hợp khí Y gồm CO, H 2 , CO 2 . Cho Y đi qua ống đựng 20 gam hỗn hợp gồm Fe 2 O 3 và CuO (dư, nung nóng). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn giảm 1,28 gam. Tính giá trị của a? Ví dụ 8: Dẫn 1,2x mol hỗn hợp gồm hơi nước và CO 2 đi qua carbon nung đỏ, thu được 1,5x mol hỗn hợp khí Y gồm CO, H 2 , CO 2 . Cho Y đi qua ống đựng hỗn hợp gồm Fe 2 O 3 và CuO (dư, nung nóng). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn giảm 3,84 gam. Tính giá trị của x? Ví dụ 9: Cho hơi nước đi qua m gam carbon nung đỏ, phản ứng kết thúc thu được 8,96 lít hỗn hợp khí X gồm CO, H 2 , CO 2 . Cho X đi qua ống đựng lượng dư hỗn hợp gồm Fe 3 O 4 và CuO nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn giảm 4,8 gam. Tính giá trị của m? Ví dụ 10: Dẫn 0,02 mol hỗn hợp X (gồm CO 2 và hơi nước) qua than nóng đỏ thu được 0,035 mol hỗn hợp khí Y gồm H 2 , CO và CO 2 . Cho 0,035 mol Y đi qua ống đựng 10 gam hỗn hợp gồm CuO và Fe 2 O 3 (dư, đun nóng), sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Giá trị của m là bao nhiêu? Dạng 2: Sử dụng khí than ướt khử oxide kim loại, sản phẩm khí sau đó tác dụng với dung dịch base: - Phương pháp:
Nguyễn Thị Ngọc Dung_Bắc Ninh Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 3 Thành phần chủ yếu của khí than ướt chứa CO, H 2 . Sử dụng khí than ướt khử oxide kim loại thu được khí CO 2 (tác dụng với dung dịch base). Tùy theo tỉ lệ mol giữa CO 2 và OH - trong dung dịch base mà thu được muối trung hòa, muối acid hoặc hỗn hợp 2 muối. Ví dụ minh họa: Ví dụ 1. Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được hỗn hợp khí X gồm CO, H 2 và CO 2 . Cho 1 mol X qua CuO dư, nung nóng thì khối lượng chất rắn giảm 14,4 gam và thu được hỗn hợp Y. Cho Y vào nước vôi trong dư, thu được m gam kết tủa. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của m? HDG: C + H 2 O → x CO 2 + y CO + z H 2 (1) CuO + X (CO, H 2 )→ Cu + (CO 2 , H 2 O) (2) CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O (3) Khối lượng chất rắn giảm = khối lượng [O] trong CuO = 14,4 gam. n [O] = = 0,9 (mol) Theo (1): Bảo toàn [H]: n H2O = n H2 = z Bảo toàn [O]: z = 2x + y (*) Theo (2): n CO, H2 = y + z = 0,9 (**) Mà: x + y+ z = 1 (***) Từ (*), (**) và (***) ta có: x = 0,1 ; y = 0,35 ; z = 0,55. → n CO2 (3) = n CO2 (X) +CO2 (2) = x + y = 0,45 (mol) Theo (3): n CaCO3 = 0,45 (mol) → m = m CaCO3 = 45 (g) Ví dụ 2: Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được 1,0 mol hỗn hợp khí và hơi Y. Cho toàn bộ Y qua CuO nung nóng lấy dư thấy khối lượng chất rắn giảm 6,4 gam. Nếu sục khí Y vào dung dịch nước vôi trong lấy dư, thu được 10,0 gam kết tủa. Tính tỉ khối của Y so với H 2 ? HDG : C + H 2 O → x CO 2 + y CO + z H 2 (1) CuO + X (CO, H 2 )→ Cu + (CO 2 , H 2 O) (2) CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + H 2 O (3) Hỗn hợp Y chứa: CO 2 , CO, H 2 , H 2 O (Số mol lần lượt là x, y, z, t): x + y+ z+ t = 1 (*) Khối lượng chất rắn giảm = khối lượng [O] trong CuO = 6,4 gam = n CO, H2 → n [O] = = 0,4 (mol) → y + z = 0,4 Theo (1): Bảo toàn [H]: n H2O = n H2 = z Bảo toàn [O]: z = 2x + y (*) Theo (2): n CO, H2 = y + z = 0,4 (**) Theo (3): n CO2 = x = n CaCO3 = 0,1 Từ (*), (**) và (***) ta có: x = 0,1 ; y = 0,1 ; z = 0,3; t = 0,5. M Y = = 16,8 → d Y/H2 = 16,8/1 = 8,4 Ví dụ 3. Dẫn 0,6 mol hỗn hợp gồm hơi nước và khí CO 2 qua than nung đỏ, thu được 0,9 mol hỗn hợp X gồm CO, H 2 và CO 2 . Cho X hấp thụ hết vào 200 ml dung dịch NaOH 2M, thu được dung dịch Y. Cho từ từ dung dịch Y vào 150 ml dung dịch HCl 1M, thu được V lít khí CO 2 (đktc). Tính giá trị của V?
Nguyễn Thị Ngọc Dung_Bắc Ninh Nhóm Thầy: Nguyễn Quốc Dũng – Tel & Zalo: 0904.599.481 Page 4 Ví dụ 4. Dẫn a mol hỗn hợp X (gồm hơi nước và khí CO 2 ) qua carbon nung đỏ, thu được 1,5a mol hỗn hợp Y gồm CO, H 2 và CO 2 . Cho Y hấp thụ vào dung dịch Ca(OH) 2 dư, thấy thu được 5 gam kết tủa. Mặt khác, cũng cho lượng Y như trên qua ống chứa 8 gam hỗn hợp gồm CuO và Fe 3 O 4 (dư, đun nóng), sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Tính giá trị của a và m? Ví dụ 5. Dẫn lượng dư hỗn hợp X (gồm hơi nước và khí CO 2 ) qua m (gam) cacbon nung đỏ thu được hỗn hợp Y gồm CO, H 2 , CO 2 và hơi nước. Cho Y đi qua bình đựng CuO,Fe 2 O 3 dư nung nóng thu được chất rắn Z và khí T. Z tác dụng với dung dịch HNO 2 dư thu được 8,064 lít NO là sản phẩm khử duy nhất. Hấp thụ hoàn toàn T vào dung dịch mol Ba(OH) 2 dư thấy xuất hiện 59,1 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các khí đo ở đktc. Tính giá trị của m? Ví dụ 6. Dẫn a mol hỗn hợp gồm hơi nước và khí CO 2 qua than nung đỏ, thu được 1,0 mol hỗn hợp X gồm CO, H 2 và CO 2 . Hấp thụ hết lượng CO 2 trong X vào dung dịch chứa NaOH và Ba(OH) 2 . Sau phản ứng, thu được 19,7 gam kết tủa và dung dịch Z có khối lượng giảm so với dung dịch ban đầu là 2,1 gam. Tính giá trị của a? Ví dụ 7: Dẫn 0,275 mol hỗn hợp X gồm hơi nước và khí CO 2 qua carbon nung đỏ, thu được 0,475 mol hỗn hợp Y gồm CO, H 2 và CO 2 . Cho Y hấp thụ vào dung dịch chứa Ba(OH) 2 dư, sau phản ứng thu được m gam kết tủa. Tính giá trị của m? Ví dụ 8. Dẫn 0,5 mol hỗn hợp X (gồm hơi nước và khí CO2) đi qua than nung đỏ, thu được 0,95 mol hỗn hợp Y gồm CO, H 2 và CO 2 . Cho Y hấp thụ hoàn toàn vào dung dịch có chứa 0,2 mol Ba(OH) 2 . Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là Ví dụ 9: Dẫn a mol hỗn hợp X gồm hơi nước và khí CO 2 qua carbon nung đỏ, thu được 1,75a mol hỗn hợp Y gồm CO, H 2 và CO 2 . Cho Y hấp thụ vào dung dịch Ca(OH) 2 dư, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,75 gam kết tủa. Tính giá trị của a? Ví dụ 10: Dẫn 0,04 mol hỗn hợp gồm hơi nước và khí CO2 qua cacbon nung đỏ, thu được 0,075 mol hỗn hợp Y gồm CO, H 2 , CO 2 . Cho Y đi qua 45 ml dung dịch Ba(OH) 2 0,1M, thu được m gam kết tủa. Giá trị của m là Ví dụ 11: Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được 0,3 mol hỗn hợp khí X gồm CO, H 2 và CO 2 . Hỗn hợp X phản ứng vừa hết hỗn hợp Y nung nóng gồm CuO, MgO, Fe 3 O 4 và Al 2 O 3 có cùng số mol thì thu hỗn hợp chất rắn Z. Hòa tan Z vào dung dịch HCl thì thu được 3,36 lít khí (đktc). Nếu cho X vào nước vôi trong dư thì thu được m gam kết tủa. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của m? Ví dụ 12: Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được hỗn hợp khí X gồm CO, H 2 và CO 2 . Cho 1 mol X qua CuO dư, nung nóng thì khối lượng chất rắn giảm 14,4 gam và thu được hỗn hợp Y. Cho Y vào nước vôi trong dư, thu được m gam kết tủa. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính m? Phần C: Bài tập từ các đề thi HSG hoặc thi chuyên: Câu 1 (trích từ đề HSG lớp 9 cấp Tỉnh Lạng Sơn 2022- 2023): Cho cacbon tác dụng với hơi nước ở nhiệt độ cao, sau đó làm ngưng tụ hết hơi nước, thu được hỗn hợp khí X gồm CO, CO 2 và