Các phản ứng khử oxit kim loại bằng CO và H2 là một phần quan trọng trong chương trình hóa học phổ thông và luyện thi THPT Quốc Gia. Bài viết này sẽ cung cấp kiến thức chi tiết về vấn đề “Co, H2 Khử Oxit Kim Loại Nào?”, cùng với các dạng bài tập thường gặp và phương pháp giải hiệu quả.
A. Lý thuyết cơ bản về phản ứng khử oxit kim loại bằng CO, H2
CO và H2 là những chất khử mạnh, có khả năng lấy oxygen từ oxit kim loại ở nhiệt độ cao, tạo thành kim loại tự do và các sản phẩm khác.
Ví dụ:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
CuO + H2 → Cu + H2O
Lưu ý quan trọng:
- CO và H2 chỉ khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học.
- Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao.
- Đây là phương pháp quan trọng để điều chế kim loại trong công nghiệp, đặc biệt là gang, thép.
Alt: Sơ đồ minh họa quá trình khử oxit kim loại bằng CO, thể hiện rõ oxit kim loại phản ứng với CO tạo thành kim loại và CO2.
B. Phương pháp giải bài tập khử oxit kim loại bằng CO, H2
-
Viết phương trình hóa học: Xác định chính xác oxit kim loại tham gia phản ứng và viết phương trình hóa học cân bằng.
-
Tính toán theo phương trình: Sử dụng dữ kiện bài toán (khối lượng, thể tích khí,…) để tính số mol các chất.
-
Áp dụng các định luật bảo toàn:
- Bảo toàn khối lượng: m(oxit) + m(CO/H2) = m(kim loại) + m(CO2/H2O)
- Bảo toàn nguyên tố: Số mol nguyên tố trước và sau phản ứng không đổi.
-
Công thức tính nhanh:
- n(CO/H2) = n(O) trong oxit bị khử
- Độ giảm khối lượng chất rắn = m(O) bị tách ra = m(CO2/H2O) – m(CO/H2)
Alt: Phương trình hóa học minh họa phản ứng khử oxit sắt (III) (Fe2O3) bằng khí CO, tạo ra sắt (Fe) và khí CO2, kèm theo điều kiện nhiệt độ.
C. Các dạng bài tập thường gặp và ví dụ minh họa
Dạng 1: Tính khối lượng kim loại thu được
Ví dụ: Dẫn khí CO dư qua ống đựng 16 gam Fe2O3 nung nóng. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được m gam Fe. Tính giá trị của m.
Giải:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
n(Fe2O3) = 16/160 = 0,1 mol
Theo phương trình: n(Fe) = 2 * n(Fe2O3) = 0,2 mol
m(Fe) = 0,2 * 56 = 11,2 gam
Dạng 2: Tính thể tích khí CO/H2 cần dùng
Ví dụ: Để khử hoàn toàn 23,2 gam Fe3O4 cần dùng V lít khí H2 (đktc). Tính giá trị của V.
Giải:
Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O
n(Fe3O4) = 23,2/232 = 0,1 mol
Theo phương trình: n(H2) = 4 * n(Fe3O4) = 0,4 mol
V(H2) = 0,4 * 22,4 = 8,96 lít
Alt: Sơ đồ phản ứng tổng quát giữa oxit kim loại (MO) và CO, tạo thành kim loại (M) và CO2, thể hiện tỷ lệ mol giữa các chất.
Dạng 3: Bài tập hỗn hợp oxit kim loại
Ví dụ: Cho luồng khí CO dư đi qua ống đựng hỗn hợp gồm 4,8 gam CuO và Fe2O3 (tỉ lệ mol 1:1) nung nóng. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được m gam chất rắn. Tính m.
Giải:
Đặt n(CuO) = n(Fe2O3) = x mol
Ta có: 80x + 160x = 4,8 => x = 0,02 mol
CuO + CO → Cu + CO2
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2
m(chất rắn) = m(Cu) + m(Fe) = 0,02 64 + 0,04 56 = 3,52 gam
Dạng 4: Bài tập biện luận, tìm công thức oxit kim loại (Nâng cao)
Lời khuyên:
- Luyện tập giải nhiều bài tập từ cơ bản đến nâng cao.
- Nắm vững lý thuyết và các định luật bảo toàn.
- Chú ý đến điều kiện phản ứng và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phản ứng.
Alt: Công thức nhanh tính số mol CO hoặc H2 dựa vào khối lượng oxit và kim loại, giúp giải nhanh các bài toán trắc nghiệm.
D. Bài tập tự luyện
(Vui lòng tham khảo các bài tập tự luyện ở bài viết gốc)
Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn đầy đủ kiến thức và kỹ năng để giải quyết các bài tập liên quan đến phản ứng khử oxit kim loại bằng CO và H2. Chúc bạn học tốt!
