Hỗn hợp X gồm Al, Fe₂O₃ có khối lượng 21,67 gam. Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm trong điều kiện không có không khí (giả sử chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₂O₃ thành Fe). Hòa tan hỗn hợp chất rắn sau phản ứng bằng dung dịch NaOH dư thu được 2,016 lít khí H₂ (đktc) và 12,4 gam chất rắn không tan. Hiệu suất của phản ứng nhiệt nhôm là:

2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe

Sau phản ứng cho hỗn hợp rắn tác dụng với dd NaOH thấy có khí thoát ra, suy ra có Al dư.

Vậy hỗn hợp rắn: Fe, Al₂O₃, Al (dư) và Fe₂O₃ (nếu dư).

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m_X = m _{ran tan} - m_{ran khong tan}

⇒ m _{ran tan} = m_X - m_{ran khong tan} = 21,67 - 12,4 = 9,27g

Mà m_{ran tan} = m_Al(dư) + m_Al2O₃

2Al + 2NaOH + 2H₂O → 2NaAlO₂ + 3H₂ (1)

Theo PTHH (1), ta có:

⇒ m_Al(dư) = 0,06.27 = 1,62g

⇒ m_Al2O₃ pư = m _{ran tan} - m_Al(dư) = 9,27-1,62=7,65 g

⇒ n_Al2O₃(pư) = 0,075mol

⇒ n_Al(pư) = n_Fe(sp) = 2.n_Al2O₃(pư) = 0,075.2 = 0,15 mol

Ta có:

m _{ran khong tan} = m_{Fe (sp)} = m_Fe2O₃(neu dư)

⇒ m_Fe2O₃(neu dư)=12,4-0,15.56 = 4g

⇒ n_Fe2O₃ dư = 4/160 = 0,025 mol

Giả sử phản ứng hoàn toàn thì Al sẽ dư → Tính hiệu suất phản ứng nhiệt nhôm theo Fe₂O₃.

⇒ H = 0,075.100/0,1 = 75%

⇒ Chọn D.