Nung m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3, FeCO3 trong bình kín không có không khí. Sau khi kết thúc phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn Y và phần khí Z có tỉ khối so với H2 là 22,75 (g

Câu hỏi

Nung m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe(NO₃)₂, Fe(NO₃)₃, FeCO₃ trong bình kín không có không khí. Sau khi kết thúc phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn Y và phần khí Z có tỉ khối so với H₂ là 22,75 (giả sử khí NO₂ sinh ra không tham gia vào phản ứng nào khác). Cho Y tan hoàn toàn trong dung dịch gồm 0,04 mol NaNO₃ và 0,92 mol KHSO₄ (loãng) thu được dung dịch chỉ chứa 143,04g muối trung hòa của kim loại và hỗn hợp 2 khí có tỉ khối so với H₂ là 6,6 (trong đó có 1 khí hóa nâu trong không khí). Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây :

A 37
B 40
C 39
D 38

Phương pháp giải:

$m = ?\left\{ \begin{array}{l} Fe\\ Fe{(N{O_3})_2}\\ Fe{(N{O_3})_3}\\ FeC{O_3} \end{array} \right.\left\langle \begin{array}{l} Y\left. {\left\{ \begin{array}{l} Fe\\ FeO,F{e_2}{O_3},F{e_3}{O_4} \end{array} \right.} \right\} = \left\{ \begin{array}{l} Fe\\ O:b(mol) \end{array} \right.\left\langle \begin{array}{l} \underbrace {\left\{ \begin{array}{l} F{e^{2 + }}:x(mol)\\ F{e^{3 + }}:y(mol)\\ {K^ + }:0,92\\ N{a^ + }:0,04\\ S{O_4}^{2 - }:0,92 \end{array} \right.}_{143,04g}\\ \overline M = 13,2\left\{ \begin{array}{l} NO\\ {H_2} \end{array} \right. \end{array} \right.\\ \left. {Z\left\{ \begin{array}{l} N{O_2}\\ C{O_2} \end{array} \right.} \right\}\overline M = 45,5 \end{array} \right.$

Suy luận khí sau cùng chứa NO, H₂

Hỗn hợp khí Z chứa CO₂ và NO₂

Dùng quy tắc đường chéo, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn điện tích, bảo toàn e, quy đổi

Lời giải chi tiết:

- Hỗn hợp 2 khí sau cùng có M = 6,6.2 = 13,2. Trong đó 1 chất khí hóa nâu là NO (M = 30)

=> khí còn lại phải là H₂

Sinh ra khí H₂ => NO₃- pư hết, chất rắn Y có Fe dư => Hỗn hợp Z không còn O₂ => Z chứa NO₂ và CO₂

Đặt x, y lần lượt là số mol Fe²⁺ và Fe³⁺ trong dd muối

- Áp dụng dịch luật bảo toàn nguyên tố :

n_Na+ = n_NaNO3 = 0,04 mol

n_K+ = n_KHSO4 = 0,92 mol

n_SO4 = n_KHSO4 = 0,92 mol

Ta có hệ phương trình:

$\left\{ \matrix{
{m_{muoi}} = 56x + 56y + 39.0,92 + 23.0,04 + 0,92.96 = 143,04 \hfill \cr
\buildrel {BTDT} \over
\longrightarrow 2x + 3y + 0,92.1 + 0,04.1 = 0,92.2 \hfill \cr} \right. \Rightarrow \left\{ \matrix{
x = 0,08 \hfill \cr
y = 0,24 \hfill \cr} \right.$

=> ∑n_Fe = 0,08 + 0,24 = 0,32 (mol)

Quy đổi hỗn hợp Y thành Fe và O: b (mol)

Dùng quy tắc đường chéo => n_NO : n_H2 = 2 :3

BTNT “N”: n_NO = n_NaNO3 = 0,04 (mol) => n_H2 = 1,5n_NO = 0,06 (mol)

Quá trình nhường e Quá trình nhận e

Fe⁰ → Fe²⁺ +2e NO₃^- + 4H⁺ + 3e → NO + 2H₂O

0,08 → 0,16 0,12 ← 0,04 (mol)

Fe⁰→ Fe³⁺+3e 2H⁺ +2e → H₂↑

0,24 → 0,72 0,12← 0,06 (mol)

O⁰ +2e → O^-2

b → 2b (mol)

BT e ta có: ∑n_{e (nhường)} = ∑ n_{e (nhận)}