Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hòa tan X trong 400 ml dung dịch HCl 2M, thấy thoát ra 2,24 lít H2 (đktc) và còn lại 2,8 gam sắt chưa tan. Nếu cho toàn bộ hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 đặc nóng (dư) thì thu được bao nhiêu lít khí NO2 (đktc)?

Đáp án:

Giải thích các bước giải:

Coi X gồm $Fe$ và $O$

$n_{H_2} = \dfrac{2,24}{22,4} = 0,1(mol)$

$n_{H^+} = n_{HCl} = 0,4.2 = 0,8(mol)$

$n_{Fe(dư)} = \dfrac{2,8}{56} = 0,05(mol)$

Fe dư nên sau phản ứng chỉ có muối $FeCl_2$

$Fe + 2H^+ \to Fe^{2+} + H_2$

$2H^+ + O^{2-} \to H_2O$

Ta có :

$n_{FeCl_2} = \dfrac{1}{2}n_{HCl} = 0,4(mol)$

$n_O = \dfrac{n_{H^+}- 2n_{H_2}}{2} = \dfrac{0,8-0,1.2}{2} = 0,3(mol)$

Vậy , X chứa : $0,4 + 0,05 = 0,45(mol)\ Fe$ và $0,3(mol)\ O$

$Fe^0 \to Fe^{+3} + 3e$
$O^0 \to O^{-2} + 2e$
$N^{+5} + 1e \to N^{+4}$

Bảo toàn electron ,ta có :

$n_{NO_2} = 3n_{Fe} - 2n_O = 0,45.3 - 0,3.2 = 0,75(mol)$
$⇒ V_{NO_2} = 0,75.22,4 = 16,8(lít)$