Câu hỏi

Chia hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4, Fe(OH)3 và FeCO3 thành hai phần bằng nhau. Hòa tan hết phần 1 trong dung dịch HCl dư, thu được 1,568 lít (đktc) hỗn hợp khí có tỉ khối so với H2 bằng 10 và dung dịch chứa m gam muối. Hòa tan hoàn toàn phần 2 trong dung dịch chứa 0,345 mol H2SO4, thu được dung dịch chỉ chứa 34,56 gam hỗn hợp muối sunfat và 2,688 lít (đktc) hỗn hợp gồm hau khí (trong đó có khí SO2). Tính m.


Phương pháp giải:

Bảo toàn nguyên tố S

Vì 2Fe(OH)3 ⇔Fe2O3.3H2O và FeCO3 ⇔ FeO.CO2 nên lược bỏ lượng CO2 (trong FeCO3) và lượng H2O (trong Fe(OH)3). Viết sơ đồ bài toán, áp dụng bảo toàn H, O

Lời giải chi tiết:

Phần 1 + dd HCl

nhh khí(đktc) = 1,568/22,4 = 0,07 (mol); Mhh = 10×MH2 = 10.2 = 20 (g/mol)

⟹ mhh khí = n×M= 0,07.20 = 1,4 (g)

Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl­3 + 3H2O            (1)

Fe3O4 + 8HCl → 2FeCl3 + FeCl2 + 4H2O (2)

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑                         (3)

FeCO3 + 2HCl → FeCl2 + CO2↑+ H2O      (4)

Hỗn hợp khí thu được gồm H2 và CO2.

Đặt \(\left\{ \begin{array}{l}{n_{{H_2}}} = a(mol)\\{n_{C{O_2}}} = b(mol)\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{n_{hh}} = a + b = 0,07\\{m_{hh}} = 2a + 44b = 1,4\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 0,04 = {n_{{H_2}}}\\b = 0,03 = {n_{C{O_2}}}\end{array} \right.\)

Theo PTHH (3): nFe = nH2 = 0,04 (mol)

Theo PTHH (4): nFeCO3 = nCO2 = 0,03 (mol)

Phần 2:

Hỗn hợp 2 khí trong đó có SO2 ⟹ khí còn lại là CO2

nhh khí(đktc) = 2,688/22,4 = 0,12 (mol) ⟹ nSO2 = nhh - nCO2 = 0,12 – 0,03 = 0,09 (mol)

2Fe + 6H2SO4 (đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O                     (5)

2FeCO3 + 4H2SO4 (đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)Fe2(SO4)3 + SO2 + 2CO2 + 4H2O  (6)

2Fe3O4 + 10H2SO4 (đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)3Fe2(SO4)3 + SO2 + 10H2O           (7)

2Fe(OH)3 + 3H2SO4 (đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)Fe2(SO4)3 + 6H2O                       (8)

Vì thu được hỗn hợp muối sunfat nên có thể xảy ra phản ứng sau:

Fe + Fe2(SO4)3 → 3FeSO4                                                                (9)

Ta có sơ đồ: X + H2SO­4­ (0,345 mol) → \(34,56(g)\left\{ \begin{array}{l}FeS{O_4}\\F{e_2}{(S{O_4})_3}\end{array} \right. + \left\{ \begin{array}{l}S{O_2}:0,09\,mol\\C{O_2}:0,03\,mol\end{array} \right. + {H_2}O\)

Bảo toàn nguyên tố S: nSO4(muối) = nH2SO4 – nSO2 = 0,345 – 0,09 = 0,225 (mol)

⟹ mFe(X) = mmuối sunfat – mSO4(muối) = 34,56 – 96.0,225 = 10,08 (g)

Vì 2Fe(OH)3 ⇔Fe2O3.3H2O và FeCO3 ⇔ FeO.CO2 nên nếu lược bỏ lượng CO2 (trong FeCO3) và lượng H2O (trong Fe(OH)3) ta sẽ có 2 sơ dồ như sau:

\(\left\{ \begin{array}{l}Fe:10,08\,(g)\\O:\,x(mol)\end{array} \right. + HCl \to m(g)\left\{ \begin{array}{l}FeC{l_2}\\FeC{l_3}\end{array} \right. + 0,04\,mol\,{H_2} + {H_2}O\,(1)\)

\(\left\{ \begin{array}{l}Fe:10,08\,(g)\\O:\,x(mol)\end{array} \right. + 0,345\,mol\,{H_2}S{O_4} \to \left\{ \begin{array}{l}FeS{O_4}\\F{e_2}{(S{O_4})_3}\end{array} \right.(0,255\,mol\,S{O_4}) + 0,09\,mol\,S{O_2} + {H_2}O\,(2)\)

BTNT “H”: nH2O(2) = nH2SO4 = 0,345 (mol

BTNT “O”: x + 0,345.4 = 0,255.4 + 0,09.2 + 0,345 ⟹ x = 0,165 (mol) ⟹ nH2O(1) = 0,165 (mol)

BTNT “H”: nHCl = 0,04.2 + 0,165.2 = 0,41 (mol) ⟹ nCl(muối) = 0,41 (mol)

⟹ m = 10,08 + 35,5.0,41 = 24,635 (g)

Lưu ý:

Bài toán không cho dữ liệu “sản phẩm không có muối amoni” như các đề thường thấy, nhưng theo tính chất cơ bản của sắt và hợp chất của sắt trong giới hạn chương trình xem như không tạo muối amoni”


>> 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