Câu hỏi

Nung m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3 và FeCO3 trong bình kín (không có không khí). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn Y và khí Z có tỉ khối so với H2 là 22,5 (giả sử khí NO2 sinh ra không tham gia phản ứng nào khác). Cho Y tan hoàn toàn trong dung dịch gồm 0,02 mol KNO3 và 0,3 mol H2SO4 (loãng), thu được dung dịch chỉ chứa 42,46 gam muối trung hòa của kim loại và hỗn hợp khí T (gồm hai khí, trong đó có một khí hóa nâu trong không khí), tỉ khối của T so với H2 là 8. Xác định giá trị của m.


Phương pháp giải:

- Biện luận

- Quy đổi

- Bảo toàn e, bảo toàn nguyên tố

Lời giải chi tiết:

- Cho Y tan hoàn toàn trong dung dịch gồm KNO3 và H2SO4 (loãng), thu hỗn hợp hai khí có M = 16 (trong đó có một khí hóa nâu trong không khí) → Hai khí đó là NO và H2

- Do Y phản ứng với {KNO3, H2SO4 loãng} thu được NO

⟹ Y chứa hợp chất có Fe chưa đạt số oxi hóa +3

⟹ O2 phản ứng hết ⟹ Khí Z gồm CO2 và NO2

- Do phản ứng sinh ra H2 nên có phản ứng của Fe và H+ ⟹ NO3- phản ứng hết

Sơ đồ phản ứng:

 

Bảo toàn nguyên tố N → nNO = nKNO3 = 0,02 mol

Hỗn hợp khí NO và H2 có \(\overline M  = 16\) → \(\overline M  = \frac{{{m_{NO}} + {m_{H2}}}}{{{n_{NO}} + {n_{H2}}}} = \frac{{30.0,02 + 2{n_{{H_2}}}}}{{0,02 + {n_{{H_2}}}}} = 16 \to {n_{{H_2}}} = 0,02\left( {mol} \right)\)

- Đặt a, b lần lượt là số mol Fe2+, số mol Fe3+ trong muối. Đặt x là số mol O trong Y.

+ Bảo toàn điện tích dd muối → 2a + 3b + 0,02 = 0,3.2 (1)

+ Khối lượng muối sunfat → 56(a + b) + 39.0,02 + 96.0,3 = 42,46 (2)

Giải (1) (2) được a = 0,11 và b = 0,12

- Quy đổi Y thành Fe và O. Khi cho Y tác dụng {KNO3, H2SO4} thì quá trình cho - nhận e là:

Fe0 → Fe+2 + 2e                          O0 + 2e → O-2

Fe0 → Fe+3 + 3e                          N+5 + 3e → N+2

                                                   2H+ + 2e → H2

Áp dụng bảo toàn e → \(2{n_{F{{\rm{e}}^{2 + }}}} + 3{n_{F{{\rm{e}}^{3 + }}}} = 2{n_O} + 3{n_{NO}} + 2{n_{{H_2}}}\) → nO = 0,24 mol

Quy đổi X thành Fe (0,23 mol), NO3 (u mol) và CO3 (v mol)

Suy ra Z gồm NO2 (u mol) và CO2 (v mol)

Bảo toàn O → nO (Y) = u + v = 0,24 (mol) (3)

Từ \(\overline {{M_Z}}  = 45\), dùng sơ đồ đường chéo suy ra u = v (4)

Giải hệ (3) và (4) ta có u = v = 0,12 (mol)

→ mX = 56.0,23 + 62.0,12 + 60.0,12 = 27,52 (g)


>> Học trực tuyến lớp 9, luyện vào lớp 10, mọi lúc, mọi nơi môn Toán, Văn, Anh, Lý, Hóa, Sinh, Sử, Địa cùng các Thầy, Cô giáo giỏi nổi tiếng, dạy hay, dễ hiểu, dày dặn kinh nghiệm tại Tuyensinh247.com



Gửi bài