Cho hỗn hợp \(\mathrm{X}\) gồm \(\mathrm{Al}, \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}, \mathrm{Fe}_{2}, \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\). Bằng phương pháp hóa học, hãy trình bày cách tách các chất ra khỏi hỗn hợp mà không làm thay đổi khối lượng của mỗi chất và viết các phương trình phản ứng xảy ra.
Giải thích:
Cho hỗn hợp chất rắn tác dụng với khí clo dư ở nhiệt độ cao, thu được hỗn hợp \(\mathrm{FeCl}_{3}, \mathrm{AlCl}_{3}, \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}, \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\). Hòa tan vào nước, đem lọc tách ta thu được phần nước lọc chứa \(\mathrm{AlCl}_{3}, \mathrm{FeCl}_{3}\) và hỗn hợp chất rắn \(\mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}, \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\).
\(\begin{array}{l}2 \mathrm{Al}+3 \mathrm{Cl}_{2} \xrightarrow{t^{\circ}} 2 \mathrm{AlCl}_{3} \\2 \mathrm{Fe}+3 \mathrm{Cl}_{2} \xrightarrow{t^{\circ}} 2 \mathrm{FeCl}_{3}\end{array}\)- Cho dung dịch \(\mathrm{NaOH}\) dư vào hỗn hợp chất rắn \(\mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}, \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\) thu được chất rắn \(\mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\) và dung dịch nước lọc chứa \(\mathrm{NaAlO}_{2}, \mathrm{NaOH}\).
\(\mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}+2 \mathrm{NaOH} \rightarrow 2 \mathrm{NaAlO}_{2}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \text {. }\)- Sục khí \(\mathrm{CO}_{2}\) dư vào dung dịch chứa \(\mathrm{NaAlO}_{2}, \mathrm{NaOH}\), lọc thu lấy kết tủa \(\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3}\), nung \(\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3}\) đến khối lượng không đồi thu được \(\mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}\).
\(\begin{array}{l}\mathrm{CO}_{2}+\mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{NaHCO}_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \\\mathrm{CO}_{2}+\mathrm{NaAlO} \mathrm{NaH}_{2}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightarrow \mathrm{NaHCO}_{3}+\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3} \downarrow \\2 \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3} \xrightarrow{t^{\circ}} \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\end{array}\)- Cho dung dịch \(\mathrm{NaOH}\) dư vào hỗn hợp dung dịch \(\mathrm{AlCl}_{3}, \mathrm{FeCl}_{3}\) thu được kết tủa \(\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3}\) và dung dịch nước lọc chứa \(\mathrm{NaAlO}_{2}, \mathrm{NaCl}, \mathrm{NaOH}\).\(\mathrm{AlCl}_{3}+3 \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3} \downarrow+3 \mathrm{NaCl}\)\(\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3}+\mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{NaAlO}_{2}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\)\(\mathrm{FeCl}_{3}+3 \mathrm{NaOH} \rightarrow \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3} \downarrow+3 \mathrm{NaCl}\)- Nung \(\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3}\) đến khối lượng không đổi, lấy \(\mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\) cho tác dụng với \(\mathrm{CO}\) dư ( \(\mathrm{t}^{\circ}\) cao). Sau phản ứng hoàn toàn, thu được \(\mathrm{Fe}\).\(2 \mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_{3} \xrightarrow{t^{\circ}} \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}\)\(\mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}+3 \mathrm{CO} \xrightarrow{t^{\circ}} 2 \mathrm{Fe}+3 \mathrm{CO}_{2} \uparrow\)- Sục khí \(\mathrm{CO}_{2}\) dư vào dung dịch chứa \(\mathrm{NaAlO}_{2}, \mathrm{NaCl}, \mathrm{NaOH}\), lọc thu lấy kết tủa \(\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3}\). Nung \(\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3}\) đến khối lượng không đổi, lấy \(\mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}\) mang điện phân nóng chảy thu được Al.
\(\begin{array}{lc}\mathrm{CO}_{2}+\mathrm{NaOH} & \mathrm{NaHCO}_{3}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \\ \mathrm{CO}_{2}+\mathrm{NaAlO}_{2}+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \quad \mathrm{NaHCO}_{3}+\mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3} \downarrow \\ 2 \mathrm{Al}(\mathrm{OH})_{3} & \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \\ 2 \mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3} & 4 \mathrm{Al}+3 \mathrm{O}_{2}\end{array}\)
Câu hỏi này nằm trong: