Câu hỏi/bài tập:
Hỗn hợp ammonium perchlorate (NH4ClO4) và bột nhôm là nhiên liệu rắn của tàu vũ trụ con thoi theo phản ứng sau:
NH4ClO4 -> N2 + Cl2 + O2 + H2O
Mỗi một lần phóng tàu con thoi tiêu tốn 750 tấn ammonium perchlorate. Giả sử tất cả oxygen sinh ra tác dụng với bột nhôm, hãy tính khối lượng nhôm phản ứng với oxygen và khối lượng aluminium oxide sinh ra.
- Viết và cân bằng phương trình oxi hóa - khử
- Tính \({n_{N{H_4}Cl{O_4}}}\) -> \({n_{{O_2}}}\) -> \({n_{Al}}\)và \({n_{A{l_2}{O_3}}}\)-> \({m_{Al}}\)và \({m_{A{l_2}{O_3}}}\)
- Bước 1: \(\mathop N\limits^{ - 3} {H_4}\mathop {Cl}\limits^{ + 7} \mathop {{O_4}}\limits^{ - 2} \to \mathop {{N_2}}\limits^0 + {\rm{ }}\mathop {C{l_2}}\limits^0 + {\rm{ }}\mathop {{O_2}}\limits^0 + {\rm{ }}{H_2}O\)
=> NH4ClO4 vừa là chất oxi hóa vừa là chất khử
- Bước 2:
+ Quá trình oxi hóa: \(\mathop {2N}\limits^{ - 3} \to \mathop {{N_2}}\limits^0 + 2.3e\)và \(\mathop {4O}\limits^{ - 2} \to 2\mathop {{O_2}}\limits^0 + 4.2e\)
+ Quá trình khử: \(2\mathop {Cl}\limits^{ + 7} + 2.7e \to \mathop {C{l_2}}\limits^0 \)
- Bước 3:
|
1x |
\(\mathop {2N}\limits^{ - 3} \to \mathop {{N_2}}\limits^0 + 2.3e\) \(\mathop {4O}\limits^{ - 2} \to 2\mathop {{O_2}}\limits^0 + 4.2e\) -> Tổng: 14 e nhường |
|
1x |
\(2\mathop {Cl}\limits^{ + 7} + 2.7e \to \mathop {C{l_2}}\limits^0 \) |
- Bước 4: 2NH4ClO4 -> N2 + Cl2 + 2O2 + 4H2O
\(\frac{{750}}{{117,5}}\) -> \(\frac{{300}}{{47}}\) (tấn mol)
- Sau đó nhôm phản ứng với oxygen: 4Al + 3O2 2Al2O3
\(\frac{{400}}{{47}}\)!\(\frac{{300}}{{47}}\) -> \(\frac{{200}}{{47}}\) (tấn mol)
=> \({m_{Al}}\)= \(\frac{{400}}{{47}}.27\) = 229,79 tấn và \({m_{A{l_2}{O_3}}}\) = \(\frac{{200}}{{47}}.102\) = 434,04 tấn