Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, thu được 4,48 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CO, CO₂ và H₂. Cho toàn bộ X phản ứng hoàn toàn với hỗn hợp a mol Fe₂O₃ và b mol CuO nung nóng, sau phản ứng thu được 25,92 gam hỗn hợp chất rắn Y. Để khử hoàn toàn chất rắn Y thành các kim loại cần (2a + 0,5b) mol H₂. Tỉ khối hơi của X so với H₂ là

Chọn đáp án C

Sơ đồ quá trình phản ứng:

C + H₂O → hh X = {H₂; CO; CO₂} || X + a mol Fe₃O₄; b mol CuO → 25,92 gam hh Y.

(2a + 0,5b) mol H₂ + hh Y → {Fe; Cu} + H₂O.

Gọi số mol {CO; H₂} trong X là z mol → cần đúng z mol O trong oxit đề → {CO₂; H₂O}.

→ 160a + 80b = 25,92 + 16z (1). Lại có để chuyển hết (3a + b) mol O trong oxit → {CO₂; H₂O}

thì cần vừa đủ z + 2a + 0,5b mol hh {CO; H₂} → 3a + b = z + 2a + 0,5b ↔ a + 0,5b = z (2).

Từ (1) và (2) ta có z = 0,18 mol. Đến đây có 2 hướng xử lí:

ᴥ cách 1: thường các bạn sẽ tìm mối ràng buộc nữa thì C + H₂O → CO + H₂ || C + 2H₂O → CO₂ + 2H₂.

Bằng cách gọi số mol C ở các pt lần lượt là x, y mol → 2x + 3y = 0,2 mol

và 2x + 2y = n_{hh CO + H2} 0,18 mol. Giải tìm ra đáp án C. ♣.

Theo hướng này có thể nhanh hơn như sau: n_CO2 = 0,2 - z = 0,02 mol.

Thay vào 2 phương trình trên cũng ra kết quả tương tự.

ᴥ cách 2: có thể đi theo hướng sau: hiểu rõ vấn đề + rút gọn suy nghĩ, cần hình dung:

C + H₂O →....→.... cuối cùng sẽ thu được CO₂ + H₂O.

như vậy 0,18 mol O là ở trong CO₂ luôn → có 0,09 mol C.

→ trong Y có 0,09 mol CO và CO₂ (bảo toàn C) → có 0,11 mol H₂O

→ m_Y = 0,09 × 44 + 0,11 × 18 - 0,18 × 16 = 3,06 gam. → d_Y/H2 = 3,06 ÷ 0,2 ÷ 2 = 7,65.

Chọn đáp án C. ♣

p/s: bài toán này khai thác điểm đặc biệt Fe₂O₃ và CuO có M = 160 và 80 + bản chất CO và H₂ cùng nhận 1 O.