Dùng 4.598 lít khí hydrogen ở 0 độ để khử Fe₃O₄. Sau phản ứng thu được 5.88 g iron. Tính hiệu suất của phản ứng

Để tính hiệu suất của phản ứng khử Fe₃O₄ bằng khí hydrogen, chúng ta sẽ làm theo các bước sau:

### Bước 1: Viết phương trình phản ứng

Phương trình phản ứng khử Fe₃O₄ bằng hydrogen như sau:

\[
Fe_3O_4 + 4H_2 \rightarrow 3Fe + 4H_2O
\]

### Bước 2: Tính số mol khí hydrogen

Áp dụng định luật khí lý tưởng, ở 0 độ C (273 K) và áp suất 1 atm, 1 mol khí chiếm thể tích 22.4 lít.

\[
n_{H_2} = \frac{V}{V_{m}} = \frac{4.598 \, \text{lít}}{22.4 \, \text{lít/mol}} \approx 0.205 \, \text{mol}
\]

### Bước 3: Tính số mol sắt sản phẩm

Khối lượng sắt thu được là 5.88 g. Tính số mol của sắt:

\[
n_{Fe} = \frac{m}{M} = \frac{5.88 \, \text{g}}{55.85 \, \text{g/mol}} \approx 0.105 \, \text{mol}
\]

### Bước 4: Tính số mol Fe theo phản ứng

Theo phương trình phản ứng:

1 mol Fe₃O₄ sinh ra 3 mol Fe. Vậy, từ số mol Fe:

\[
n_{Fe_3O_4} = \frac{n_{Fe}}{3} = \frac{0.105 \, \text{mol}}{3} \approx 0.035 \, \text{mol}
\]

### Bước 5: Tính số mol H₂ cần để khử Fe₃O₄

Theo phương trình, 1 mol Fe₃O₄ cần 4 mol H₂:

\[
n_{H_2\, (cần)} = 4 \cdot n_{Fe_3O_4} = 4 \cdot 0.035 \approx 0.140 \, \text{mol}
\]

### Bước 6: Tính hiệu suất phản ứng

Số mol H₂ đã dùng là 0.205 mol và số mol H₂ cần là 0.140 mol, hiệu suất được tính như sau:

\[
\text{Hiệu suất} = \frac{n_{Fe} \, (thực tế)}{n_{Fe} \, (phản ứng)} \times 100\% = \frac{0.105}{0.140} \times 100\% \approx 75\%
\]

### Kết luận

Hiệu suất của phản ứng khử Fe₃O₄ bằng khí hydrogen là khoảng 75%.