Câu 69. Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp kim loại gồm Cu và Fe trong dung dịch HNO3 đặc nóng, dư thu được 11,2 lít khí NO2 (sản phẩm khử duy nhất, đktc) và dung dịch X. a. Viết PTHH của các phản ứng xảy ra. b. Tính thành phần % về khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu và số mol HNO3 phản ứng. c. Lấy toàn bộ dung dịch X phản ứng hoàn toàn với dung dịch amoniac (dư). Lọc lấy kết tủa, đem nung nóng đến khối lượng không đổi thu được a gam chất rắn. Tính giá trị của a.

Đáp án:

%$m_{Cu}=53,33\%$

%$m_{Fe}= 46,67\%$

$n_{HNO_3}=1 mol$

$m_{CuO}=8g$

$m_{Fe_2O_3}=8g$

Giải thích các bước giải:

 Gọi $n_{Cu}=a mol$; $n_{Fe}=b mol$

Phương trình phản ứng:

$Cu + 4HNO_3 \to Cu(NO_3)_2  + 2NO_2 + 2H_2O$

$Fe + 6HNO_3 \to Fe(NO_3)_3 + 3NO_2 + 3H_2O$

Theo phương trình:

$n_{NO_2}= 2n_{Cu} + 3n_{Fe}= 2a+ 3b=\frac{11,2}{22,4}=0,5 mol$

Ta có hệ phương trình:

$\left \{ {{64a+56b=12} \atop {2a+3b=0,5}} \right.$

$\left \{ {{a=0,1} \atop {b=0,1}} \right.$

%$m_{Cu}=\frac{0,1.64.100}{12}=53,33\%$

%$m_{Fe}= 100 - 53,33=46,67\%$

$n_{HNO_3}= 2n_{Cu(NO_3)_2} + 3n_{Fe(NO_3)_3} + NO_2= 2.0,1+3.0,1+0,5=1 mol$

$Cu(NO_3)_2 + 2NH_3 + 2H_2O \to 2NH_4NO_3 + Cu(OH)_2$

$Fe(NO_3)_3 + 3NH_3 + 3H_2O \to 3NH_4NO_3 + Fe(OH)_3$

$Cu(OH)_2 \to CuO + H_2O$

$2Fe(OH)_3 \to Fe_2O_3 + 3H_2O$

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:

$n_{CuO}=n_{Cu(NO_3)_2}=0,1mol$

$n_{Fe_2O_3}=0,5.n_{Fe}=0,05mol$

$m_{CuO}=0,1.80=8g$

$m_{Fe_2O_3}=0,05.160=8g$