Câu hỏi:
Cho 18,72 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe, Fe3O4 và Fe(NO3)2 vào dung dịch chứa 0,75 mol HCl và 0,06 mol HNO3, khuấy đều cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y (không chứa ion NH4+) và 0,08 mol hỗn hợp khí Z gồm NO và N2O. Cho dung dịch AgNO3 đến dư vào dung dịch Y, thu được 0,0225 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và 110,055 gam kết tủa. Khối lượng (gam) của Fe3O4 trong X gần nhất với giá trị nào sau đây?
Phương pháp giải:
+ Từ khối lượng kết tủa (dd Y + AgNO3) => Fe2+, H+ trong Y
BTĐT => Fe3+ trong Y
+ BTNT H => nH2O
+ BTKL => m(NO+N2O) => nNO, nN2O
+ BTNT N => nFe(NO3)2
+ Đặt ẩn mol Fe và Fe3O4 và lập hệ phương trình:
\( \to \left\{ \begin{gathered}
\xrightarrow{{BT:Fe}}{n_{Fe}} + 3{n_{F{e_3}{O_4}}} + {n_{Fe{{(N{O_3})}_2}}} = {n_{F{e^{2 + }}}} + {n_{F{e^{3 + }}}} \hfill \\
{m_{Fe}} + {m_{F{e_3}{O_4}}} + {m_{Fe{{(N{O_3})}_2}}} = {m_X} \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
x = ? \hfill \\
y = ? \hfill \\
\end{gathered} \right.\)
Lời giải chi tiết:
Do dd Y tác dụng với AgNO3 dư thu được NO nên dd Y chứa Fe2+, Fe3+, Cl-, H+ dư.
\(\begin{gathered}
18,72g\left\{ \begin{gathered}
Fe:x \hfill \\
F{e_3}{O_4}:y \hfill \\
Fe{(N{O_3})_2} \hfill \\
\end{gathered} \right\}\xrightarrow{\begin{subarray}{l}
+ HCl:0,75 \\
+ HNO3:0,06
\end{subarray} }\left| \begin{gathered}
ddY\left\{ \begin{gathered}
F{e^{2 + }}:0,09 \hfill \\
\xrightarrow{{BTDT}}F{e^{3 + }}:0,16 \hfill \\
C{l^ - }:0,75 \hfill \\
{H^ + }du:0,09 \hfill \\
\end{gathered} \right\}\xrightarrow{{ + AgNO3du}}\left| \begin{gathered}
\left\{ \begin{gathered}
AgCl:0,75 \hfill \\
\xrightarrow{{m \downarrow }}Ag:0,0225 \hfill \\
\end{gathered} \right\} \hfill \\
\hfill \\
NO:0,0225 \hfill \\
\left( \begin{gathered}
F{e^{2 + }} + \,\,\,\,\,\,\,\,4{H^ + } + N{O_3}^ - \to 3F{e^{3 + }} + NO + 2{H_2}O \hfill \\
0,0675 \leftarrow 0,09\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \leftarrow 0,0225 \hfill \\
F{e^{2 + }} + A{g^ + } \to F{e^{3 + }} + Ag \hfill \\
0,0225\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \leftarrow \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,0225 \hfill \\
\end{gathered} \right) \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
\left\{ \begin{gathered}
NO:a \hfill \\
{N_2}O:b \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
\hfill \\
{H_2}O \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
\xrightarrow{{BT:H}}m{H_2}O = \frac{{{n_{HCl}} + {n_{HN{O_3}}} - {n_{{H^ + }du}}}}{2} = 0,36mol \hfill \\
\xrightarrow{{BTKL}}{m_{(NO + {N_2}O)}} = {m_X} + {m_{HCl}} + {m_{HN{O_3}}} - {m_Y} - {m_{{H_2}O}} = 2,68g \hfill \\
\to \left\{ \begin{gathered}
a + b = 0,08 \hfill \\
30a + 44b = 2,68 \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
a = 0,06 \hfill \\
b = 0,02 \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
\xrightarrow{{BT:N}}{n_{Fe{{(N{O_3})}_2}}} = \frac{{{n_{NO}} + 2{n_{{N_2}O}} - {n_{HN{O_3}}}}}{2} = 0,02mol \hfill \\
\to \left\{ \begin{gathered}
\xrightarrow{{BT:Fe}}x + 3y + 0,02 = 0,09 + 0,16 \hfill \\
56x + 232y + 0,02.180 = 18,72( = mX) \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
x = 0,125 \hfill \\
y = 0,035 \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
\to {m_{F{e_3}{O_4}}} = 0,035.232 = 8,12g \hfill \\
\end{gathered} \)
Đáp án D