Cho 30 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al, ZnO và Fe(NO3)2 tan hoàn toàn trong dung dịch chứa 0,725 mol H2SO4 loãng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y chỉ chứa 90,4 gam muối sunfat trung hòa và 3,92 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm N2 và H2. Biết tỉ khối của Z so với H2 là 33/7. Tính khối lượng các chất trong hỗn hợp X?

Đáp án:

$m_{Mg}=8,4\ g;\ m_{Al}=4,05\ g$

$m_{ZnO}=4,05\ g;\ m_{Fe(NO_3)_2}=13,5\ g$

Giải thích các bước giải:

+) Hỗn hợp Z gồm $N_2;\ H_2$ lần lượt là 0,05 và 0,125 mol

+) Khi cho X tác dụng với dung dịch $H_2SO_4\ \text{loãng}$, ta có:

$\xrightarrow{BTKL}n_{H_2O}=\dfrac {m_X+98n_{H_2SO_4}-m_Z-m_Y}{18}=0,5\ mol \to n_{NH_4^+}=\dfrac{2n_{H_2SO_4}-2n_{H_2}-2n_{H_2O}}4=0,05\ mol$

+) Xét hỗn hợp rắn X, ta có:

$\xrightarrow{BTNT\ N} n_{Fe(NO_3)_3}= \dfrac{2n_{N_2}+n_{NH_4^+}}2=0,075\ mol$

và $n_{ZnO}=\dfrac{2n_{H_2SO_4}-12n_{N_2}-2n_{H_2}-10n_{NH_4^+}}2=0,05\ mol$

+) Ta có: $\begin{cases} 24n_{Mg}+27n_{Al}=m_X-180n_{Fe(NO_3)_2}-81n_{ZnO}=12,45 \\ \xrightarrow{BT\ e}2n_{Mg}+3n_{Al}=10n_{N_2}+2n_{H_2}+8n_{NH_4^+}=11,15 \end{cases} \to \begin{cases} n_{Mg}=0,35\\n_{Al}=0,15 \end{cases}$

Vậy: $m_{Mg}=0,35.24=8,4\ g;\ m_{Al}=0,15.27=4,05\ g$

$m_{ZnO}=0,05.81=4,05\ g;\ m_{Fe(NO_3)_2}=0,075.180=13,5\ g$