Nung hỗn hợp X gồm m gam Al và một oxit sắt ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có oxi đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 9,93 gam hỗn hợp Y. Nghiền nhỏ, trộn đều, chia Y thành 2 phần. Phần 1 tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 0,4032 lít H2 (đktc). Phần 2 tác dụng vừa đủ với 306 ml dung dịch HCl 1 M thu được 1,8144 lít H2 (đktc). Xác định công thức của oxi sắt và tìm giá trị của m?

1,

2, Gọi x, y lần lượt là số mol Ba, BaO.

Hòa vào nước tạo nOH^- = 2.(x + y)  

Al còn dư suy ra số mol Al phản ứng bằng số mol OH^-

n_Al = nOH- = 2.(x + y)

2.(x + y). nH₂ = n_Ba + 1,5n_Al = x + 1,5.2.( x+ y) = 0,135   (1)

n_HCl = 0,11mol

Ta có công thức:  3n_kt + nH⁺ = 4nAlO₂^-

⇒ nAlO₂^- = 0,08 mol = n_{Al phản ứng} = 2.(x + y)     (2)

Từ (1, 2) ⇒ x = 0,015 = nBa; y = 0,025 = nBaO.

n_{Al phản ứng} = 0,08 mol

m = m_Ba +m_BaO + m_{Al pư} + m_{Al dư} = 8,58g.

3, Y + NaOH tạo khí ⇒ Al dư.

Phần 2; nH₂ = 1,5a + b = 0,081 mol  (1)

nHCl = 2nH₂ + 2nH₂O

Bảo toàn nguyên tố H:  nH₂O = 0,072 mol; nAl₂O₃ = 0,024 kmol

Phần 1:  n_Al = ka;   n_Fe = kb;   nAl₂O₃ = 0,024 kmol

nH₂ = 1,5ka = 0,018 mol

⇒ 1,5ka + kb = 0,081k ⇒ ka = 0,012; kb = 0,081k - 0,018 ⇒ k = 0,012/a   (2)

mY = 27(a + ka) + 56(b + kb) + 102(0,024 + 0,024k) + 9,93    (3)

Thế (2) vào (3) ta được

mY = 27(a + 0,012) + 56(0,081 - 1,5a + 0,081. 0,012/a) + 102(0,024 + 0,024.0,012/a ) = 9,93

⇒  -57a² - 3,63a + 0,083808 = 0

a = 0,018 = nAl

b = 0,054 = nFe

3nO = 3nAl₂O₃ = 0,024.3 = 0,072 mol

⇒ Công thức của oxit Fe_xO_y:   x : y = nFe : nO = 0,054  :0,072 = 3 : 4

⇒ Fe₃O₄