Câu hỏi
Hòa tan hoàn toàn 19,4 gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu trong dung dịch chứa 1,2 mol HNO3, sau khi các kim loại tan hết thu được dung dịch Y (không chứa NH4+) và V lít (ở đktc) hỗn hợp khí Z gồm hai khí có tỉ kleej mol 1:2. Cho 500 ml dung dịch KOH 1,7M vào Y thu được kết tủa D và dung dịch E. Nung D trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 26 gam chất rắn F. Cô cạn cẩn thận E thu được chất rắn G. Nung G đến khối lượng không đổi, thu được 69,35 gam chất rắn khan. Biết các phản ứng đều xảy ra hoàn toàn. Giá trị của V gần với giá trị nào nhất?
- A 11,25.
- B 11,50.
- C 12,40.
- D 11,02.
Phương pháp giải:
\(19,4g\,X\left\{ \begin{gathered}
Cu \hfill \\
Fe \hfill \\
\end{gathered} \right. + 1,2mol\,HN{O_3}\xrightarrow{{}}\left\{ \begin{gathered}
Y\left\{ \begin{gathered}
C{u^{2 + }} \hfill \\
F{e^{3 + }} \hfill \\
F{e^{2 + }} \hfill \\
N{O_3}^ - \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + 0,85\,mol\,\,KOH}}\left\{ \begin{gathered}
\downarrow \xrightarrow{{nung}}26\,g\,F\left\{ \begin{gathered}
F{e_2}{O_3} \hfill \\
CuO \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
E\left\{ \begin{gathered}
KOH \hfill \\
KN{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{nung}}69,35\,g\,G\left\{ \begin{gathered}
KOH \hfill \\
KN{O_2} \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
hh\,khi\,Z \hfill \\
\end{gathered} \right.\)
Bảo toàn khối lượng mX và mF tìm được nFe, nCu
Bảo toàn khối lượng đối với mol KOH ban đầu và mG => tìm được nKOH dư và nKNO2
Bảo toàn nguyên tố N => nN( trong khí Z) = nHNO3 – nNO3- = ?
=> Biện luận số e cho nhận để tìm ra được khí nào
=> VZ = ?
Lời giải chi tiết:
\(19,4g\,X\left\{ \begin{gathered}
Cu \hfill \\
Fe \hfill \\
\end{gathered} \right. + 1,2mol\,HN{O_3}\xrightarrow{{}}\left\{ \begin{gathered}
Y\left\{ \begin{gathered}
C{u^{2 + }} \hfill \\
F{e^{3 + }} \hfill \\
F{e^{2 + }} \hfill \\
N{O_3}^ - \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + 0,85\,mol\,\,KOH}}\left\{ \begin{gathered}
\downarrow \xrightarrow{{nung}}26\,g\,F\left\{ \begin{gathered}
F{e_2}{O_3} \hfill \\
CuO \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
E\left\{ \begin{gathered}
KOH \hfill \\
KN{O_3} \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{nung}}69,35\,g\,G\left\{ \begin{gathered}
KOH \hfill \\
KN{O_2} \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
hh\,khi\,Z \hfill \\
\end{gathered} \right.\)
Gọi nCu = x ( mol) ; nFe = y ( mol)
\(\left\{ \begin{gathered}
mX = 64x + 56y = 19,4 \hfill \\
\xrightarrow{{BTNT\,Fe,Cu}}mF = 80x + 80y = 26 \hfill \\
\end{gathered} \right. = > \left\{ \begin{gathered}
x = 0,15 = nCu \hfill \\
y = 0,175 = nFe \hfill \\
\end{gathered} \right.\)
Gọi số mol KOH dư là a ( mol); số mol của KNO2 là b (mol)
\(\left\{ \begin{gathered}
\sum {{n_{KOH}} = a + b = 0,85} \hfill \\
\sum {{m_G} = 56a + 85b = 69,35} \hfill \\
\end{gathered} \right. = > \left\{ \begin{gathered}
a = 0,1 = {n_{KOH\,du}} \hfill \\
b = 0,75 = {n_{KN{O_2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\)
BTNT N => nN(trong Z) = nHNO3 – nNO3- = 1,2 – 0,75 = 0,45 (mol)
Ta thấy 3nFe + 2nCu = 0,875 > nNO3- = 0,75 => sản phẩm trong Y có cả Fe2+, Fe3+. HNO3 đã phản ứng hết
ne(nhường) = 3nFe3+ + 2nFe2+ + 2nCu2+ = nKOH pư = b = 0,75 (mol)
=> trung bình mỗi N+5 đã nhận 0,74/0,45 = 5/3 (electron)
=> NO2 : z ( mol) và NO: t (mol)
=> z + t = 0,45
=> Vhh Z = 0,45.22,4 = 10,08 (lít) gần nhất với 11,02 lít
Đáp án D