Đề bài
Để xác định độ tinh khiết của một mẫu quặng pyrite người ta cân chính xác 13 gam mẫu pyrite (thành phần chính là $\text{FeS}_{2}$ ) không tinh khiết, thực hiện hai giai đoạn phản ứng:
(1) $4\text{FeS}_{2(\text{s})} + 11\text{O}_{2(\text{g})}\overset{\text{t}^{0}}{\rightarrow}2\text{Fe}_{2}\text{O}_{3(\text{s})} + 8\text{SO}_{2(\text{g})}$
(2) $\text{Fe}_{2}\text{O}_{3(\text{s})} + 3\text{CO}_{(\text{g})}\overset{\text{t}^{0}}{\rightarrow}3\text{CO}_{2}(\text{g}) + 2\text{Fe}_{(\text{s})}$
Sau khi kết thúc các phản ứng thu được 2,8 gam sắt. Biết hiệu suất toàn bộ quá trình là 75 %. Phần trăm khối lượng của $FeS_{2}$ tinh khiết có trong mẫu ban đầu là a%. Tính giá trị của a. (coi các tạp chất không tham gia phản ứng). (Kết quả làm tròn đến hàng phần muời)
Phương pháp giải
Tính số mol Fe thu được.
Viết PTHH và tính theo PTHH được số mol $FeS_{2}$.
Từ đó tính khối lượng $FeS_{2}$ và tính được độ tinh khiết của quặng.
Lời giải chi tiết
PTHH:
(1): 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2
(2): Fe2O3 + 3CO → 3CO2 + 2Fe
Số mol Fe thu được thực tế: \( n_{\text{Fe}} = \frac{2,8}{56} = 0,05 \) mol.
Với hiệu suất toàn bộ 75%, số mol Fe lý thuyết là: \( n'_{\text{Fe}} = \frac{0,05}{0,75} \approx 0,0667 \) mol.
Phản ứng 2 cho 2 mol Fe từ 1 mol Fe2O3, vậy \( n_{\text{Fe}_2\text{O}_3} = \frac{0,0667}{2} = 0,0333 \) mol.
Theo phương trình (1), 2 mol Fe2O3 do 4 mol FeS2 tạo ra, \( n_{\text{FeS}_2} = 2 \times 0,0333 = 0,0667 \) mol.
Khối lượng FeS2 tương ứng: \( m_{\text{FeS}_2} = 0,0667 \times 120 = 8 \) gam.
Phần trăm khối lượng: \( a = \frac{8,004}{13} \times 100\% \approx 61,5\% \).
Vậy giá trị của \( a \) là: 61,5