Hỗn hợp A gồm Al, Al₂O₃, Fe, Fe₃O₄, Fe(NO₃)₂ (trong đó oxi chiếm 36,6% về khối lượng). Hòa tan hoàn toàn 27,8 gam hỗn hợp A trong 100 gam dung dịch H₂SO₄ 47,04% thu được dung dịch B chỉ chứa muối sunfat trung hòa và hỗn hợp khí C gồm 4 khí đều là các sản phẩm khử của N⁺⁵. Cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH dư thấy có 1,16 mol NaOH phản ứng, sau phản ứng thu được 14,35 gam kết tủa và 0,224 lít khí thoát ra ở đktc. Nồng độ % của muối Fe³⁺ trong dung dịch B gần nhất với kết quả nào sau đây

m_O = 27,8.36,6% = 10,1748 (gam) => n_O = 0,636 mol

Khi cho dung dịch B tác dụng với NaOH dư thì khí sinh ra là NH₃ => dung dịch B chứa NH₄⁺

n_NH4+ = n_NH3 = 0,01 mol

Sơ đồ hóa bài toán:

\(27,8(g)A\left\{ \matrix{
Al \hfill \cr
Fe \hfill \cr
N \hfill \cr
O:0,636 \hfill \cr} \right. + {H_2}S{O_4}:0,48 \to dd\,B\left\{ \matrix{
A{l^{3 + }}:a \hfill \cr
F{e^{2 + }}:b \hfill \cr
F{e^{3 + }}:c \hfill \cr
N{H_4}^ + :0,01 \hfill \cr
S{O_4}^{2 - }:0,48 \hfill \cr} \right. + Khi\,C\left\{ \matrix{
N \hfill \cr
O \hfill \cr} \right. + {H_2}O\)

+ BTĐT dd B: 3n_Al3+ + 2n_Fe2+ + 3n_Fe3+ + n_NH4+ = 2n_SO42-

=> 3a + 2b + 3c + 0,01 = 2.0,48 (1)

+ n_NaOH = 4n_Al3+ + 2n_Fe2+ + 3n_Fe3+ + n_NH4+ => 4a + 2b + 3c + 0,01 = 1,16 (2)

+ Kết tủa thu được khi cho dd B tác dụng với lượng dư NaOH gồm: Fe(OH)₂ (b mol) và Fe(OH)₃ (c mol)

=> m _{kết tủa} = 90b + 107c = 14,35 (3)

Giải hệ (1) (2) (3) thu được a = 0,2; b = 0,1; c = 0,05

=> m _{muối B} = 27.0,2 + 56(0,1 + 0,05) + 18.0,01 + 96.0,48 = 60,06 gam

BTNT "H": 2n_H2SO4 = 4n_NH4+ + 2n_H2O => 2.0,48 = 4.0,01 + 2n_H2O => n_H2O = 0,46 mol

BTKL: m _{khí C} = m_A + m_H2SO4 - m _{muối B} - m_H2O = 27,8 + 0,48.98 - 60,06 - 18.0,46 = 6,5 gam

BTKL: m _{dd B} = m_A + m _{dd H2SO4} - m _{khí C} = 27,8 + 100 - 6,5 = 121,3 gam

- Tính C% Fe₂(SO₄)₃:

n_Fe2(SO4)3 = 0,5n_Fe3+ = 0,025 mol => C% _Fe2(SO4)3 = 0,025.400/121,3.100% = 8,244% gần nhất với 8%