Câu hỏi
Có 3,94 gam hỗn hợp X gồm bột Al và Fe3O4 (trong đó Al chiếm 41,12% về khối lượng) thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn hỗn hợp X trong chân không thu được hỗn hợp Y. Hòa tan hoàn toàn Y trong dung dịch chứa 0,314 mol HNO3 thu được dung dịch Z chỉ có các muối và 0,02 mol một khí duy nhất là NO. Cô cạn dung dịch Z, rồi thu lấy chất rắn khan nung trong chân không đến khối lượng không đổi thu được hỗn hợp khí và hơi T. Khối lượng của T gần nhất với giá trị nào sau đây?
- A 14,15 gam.
- B 15,35 gam.
- C 15,78 gam.
- D 14,58 gam.
Phương pháp giải:
Bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tố.
Lời giải chi tiết:
Theo đề bài Al chiếm 41,12% về khối lượng hỗn hợp nên ta có:
\({m_{Al}} = 3,94.\frac{{41,12}}{{100}} = 1,62(g) \to {m_{F{e_3}{O_4}}} = 3,94 - 1,62 = 2,32(g)\)
⟹ nAl = 0,06 mol và nFe3O4 = 0,01 mol
Quy đổi hỗn hợp Y thành Al (0,06 mol); Fe (0,03 mol); O (0,04 mol)
Giả sử dung dịch Z chứa: x mol Fe2+; y mol Fe3+; z mol NH4+
+ Bảo toàn Fe ⟹ x + y = 0,03 (1)
+ Quá trình cho - nhận e:
Al0 → Al+3 + 3e N+5 + 3e → N+2 (NO)
0,06 → 0,18 0,06 ← 0,02
Fe0 → Fe+2 + 2e N+5 + 8e → NH4+
x → 2x 8z ← z
Fe0 → Fe+3 + 3e O0 + 2e → O-2
y → 3y 0,04 → 0,08
Áp dụng bảo toàn e ⟹ 0,18 + 2x + 3y = 0,06 + 8z + 0,08 (2)
+ Dung dịch Z chứa: Al3+ (0,06); Fe2+ (x); Fe3+ (y); NH4+ (z); NO3‑ (Bảo toàn điện tích ⟹ 2x+3y+z+0,18)
Bảo toàn nguyên tố N ⟹ nHNO3 pư = nNO3-(muối) + nNH4+ + nNO
⟹ 0,314 = (2x + 3y + z + 0,18) + z + 0,02 (3)
Giải hệ (1) (2) (3) được x = 0,0068; y = 0,0232; z = 0,0154
Vậy muối Z chứa: Al(NO3)3 (0,06); Fe(NO3)2 (0,0068); Fe(NO3)3 (0,0232); NH4NO3 (0,0154)
Nung muối tới khối lượng không đổi:
4Al(NO3)3 → 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2
4Fe(NO3)2 → 2Fe2O3 + 8NO2 + O2
4Fe(NO3)3 → 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2
NH4NO3 → N2O + 2H2O
Muối → Chất rắn (0,03 mol Al2O3; 0,015 mol Fe2O3) + Khí và hơi T
BTKL ⟹ mT = m muối - mchất rắn
= 0,06.213 + 0,0068.180 + 0,0232.242 + 0,0154.80 - 0,03.102 - 0,015.160 = 15,3904 (g)
Vậy khối lượng của T gần nhất với 15,35 gam
Đáp án B
Câu hỏi trước
