Câu hỏi:
2 năm trước
Để 26,88 gam phôi Fe ngoài không khí một thời gian, thu được hỗn hợp rắn X gồm Fe và các oxit. Hòa tan hết X trong 288 gam dung dịch HNO3 31,5%, thu được dung dịch Y chứa các muối và hỗn hợp khí Z gồm 2 khí, trong đó oxi chiếm 61,11% về khối lượng. Cô cạn Y, rồi nung đến khối lượng không đổi thấy khối lượng chất rắn giảm 67,84 gam. Xác định nồng độ % Fe(NO3)3 trong Y?
Trả lời bởi giáo viên
Đáp án đúng: c
Bước 1: Tính nFe(NO3)2 và nFe(NO3)3
- Cô cạn Y thu được chất rắn khan gồm Fe(NO3)2 (a mol) và Fe(NO3)3 (b mol).
Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: a + b = nFe = 26,88 : 56 = 0,48 (mol).
2 Fe(NO3)2 → Fe2O3 + 4NO2 + 1/2O2
a mol → 2a 0,25a
2 Fe(NO3)3 → Fe2O3 + 6NO2 + 3/2O2
b mol → 3b 0,75b
- Sau khi nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn giảm chính là tổng khối lượng NO2 và O2 thoát ra: 46(2a + 3b) + 32(a/4 + 3b/4) = 67,84
Ta có hệ: \(\left\{ \begin{array}{l}a + b = 0,48\\46(2a + 3b) + 32(0,25a + 0,75b) = 67,84\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,16{\rm{ mol}}\\{\rm{b = 0,32 mol}}\end{array} \right.\)
→ nNO3- (Y) = 2a + 3b = 2.0,16 + 3.0,32 = 1,28 mol
Bước 2: Tính nO (Z)
- Ta có: nHNO3 ban đầu = 1,44 mol
Bảo toàn nguyên tố N: nN(trong Z) = nHNO3 - nNO3- (Y) = 1,44 - 1,28 = 0,16 mol
- Vì trong hỗn hợp khí Z oxi chiếm 61,11% về khối lượng nên nitơ chiếm 38,89% về khối lượng.
→ mZ = mN.(100/38,89) = 0,16.14.(100/38,89) = 5,76 gam
Ta có: nO (Z) = 5,76.61,11%/16 = 0,22 (mol)
Bước 3: Tính mX
- Quy đổi X thành Fe (0,48 mol) và O (x mol).
Áp dụng định luật bảo toàn electron: 2.nFe2+ + 3.nFe3+ + 2.nO (Z) = 2.nO (X) + 5.nN (Z)
⟹ 0,16.2 + 0,32.3 + 0,22.2 = 2x + 0,16.5 → x = 0,46 mol
→ mX = mFe + mO = 26,88 + 0,46.16 = 34,24 (gam)
Bước 4: Tính C%Fe(NO3)3
Sơ đồ: X + HNO3 → Muối + Z + H2O
- Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
mdung dịch Y = mX + mdd HNO3 - mZ = 34,24 + 288 - 5,76 = 316,48 (gam)
- Vậy \(C{\% _{Fe\left({NO3} \right)3}} = \dfrac{{0,32.242.100\% }}{{316,48}} = {\text{ }}24,47\% \)
Hướng dẫn giải:
Bước 1: Tính nFe(NO3)2 và nFe(NO3)3
- Cô cạn Y thu được chất rắn khan gồm Fe(NO3)2 (a mol) và Fe(NO3)3 (b mol).
- Lập hệ phương trình tính nFe(NO3)2 và nFe(NO3)3
+ Phương trình (1): BTNT Fe ta có: a + b = nFe
+ Viết PT nung muối: 2 Fe(NO3)2 → Fe2O3 + 4NO2 + 1/2O2
2 Fe(NO3)3 → Fe2O3 + 6NO2 + 3/2O2
=> Phương trình (2): mgiảm = mNO2 + mO2 = 46(2a + 3b) + 32(a/4 + 3b/4)
=> nNO3- (Y) = 2a + 3b
Bước 2: Tính nO (Z)
- BTNT N để tính được nN (Z): nN(trong Z) = nHNO3 - nNO3- (Y)
- Vì trong hỗn hợp khí Z oxi chiếm 61,11% về khối lượng nên nitơ chiếm 38,89% về khối lượng.
→ mZ = mN.(100/38,89) => nO (Z)
Bước 3: Tính mX
- Quy đổi X thành Fe (0,48 mol) và O (x mol).
BT electron để tìm khối lượng X: 2.nFe2+ + 3.nFe3+ + 2.nO (Z) = 2.nO (X) + 5.nN (Z) → x = nO
→ mX = mFe + mO
Bước 4: Tính C%Fe(NO3)3
Sơ đồ: X + HNO3 → Muối + Z + H2O
- BTKL ta có: mdung dịch Y = mX + mdd HNO3 - mZ
