Câu hỏi:
2 năm trước
Nung 6,72 gam Fe trong không khí, sau phản ứng thu được m gam X gồm Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4. Hoà tan m gam hỗn hợp X bằng HNO3 dư, thu được 1,344 lít khí NO2 (đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị m là:
Trả lời bởi giáo viên
Đáp án đúng: a
Cách 1: Sử dụng phương pháp quy đổi
Quy đổi hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe2O3 hoà tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư
Bảo toàn e: nNO2 = 3nFe => nFe = 0,06 / 3 mol
=> nFe tạo oxit Fe2O3\(= {{6,72} \over {56}} - {{0,06} \over 3} = 0,1(mol)\,\, = > \,\,{n_{F{e_2}{O_3}}} = {1 \over 2}{n_{Fe}} = 0,05\)
Vậy \({m_X} = {m_{Fe}} + {m_{F{e_2}{O_3}}} = {{0,06} \over 3}.56 + 0,05.160 = 9,12\) gam
Cách 2:Quy đổi hổn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
0,06 0,06
\({n_{Fe}} = {{6,72} \over {56}} = 0,12mol\)
Ta có:
\(\eqalign{
& 2Fe + {O_2}\, \to \,2FeO \cr
& 0,06\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,06 \cr}\)
\(\eqalign{
& 4Fe + 3{O_2}\, \to \,2F{e_2}{O_3} \cr
& 0,06\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,03mol \cr
& \Rightarrow {m_{{h^2}X}} = 0,06.72 + 0,03.160 = 9,12g \cr} \)
Cách 3:Quy hỗn hợp X về một chất FexOy:
FexOy + (6x - 2y) HNO3 →xFe(NO3)3 + (3x - 2y) NO2 + (3x -y) H2O
\({{0,06} \over {3x - 2y}}\)mol 0,06mol
áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố sắt:\({n_{Fe}} = {{6,72} \over {56}} = {{0,1.x} \over {3x - 2y}}\, \Rightarrow \,{x \over y} = {4 \over 5}\)
Vậy công thức quy đổi là: Fe4O5 (M = 304) và \({n_{F{e_4}{O_5}}} = {{0,06} \over {3.4 - 2.5}} = 0,03mol\)
=> mX = 0,03 . 304= 9,12g => A đúng
Nhận xét: Quy đổi hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 về hỗn hợp hai chất FeO, Fe2O3 là đơn giản nhất.
Cách 4:áp dụng công thức giải nhanh.
\({m_{Fe}} = {{7.{m_{hh}} + 56.{n_e}} \over {10}} = > {m_{hh}} = {{10.{m_{Fe}} - 56.{n_e}} \over 7}\) trong đó mFe là khối lượng sắt, mhh là khối lượng của hỗn hợp các chất rắn sắt và ôxit sắt, ne là số mol e trao đổi. Công thức này được chứng minh trong các phương pháp bảo toàn e..
Ta có; \({m_{hh}} = {{10.{m_{Fe}} - 56.{n_e}} \over 7} = {{10.6,72 - 56.0,06.} \over 7} = 9,12gam\)=>A đúng
Hướng dẫn giải:
Cách 1: Sử dụng phương pháp quy đổi
Quy đổi hỗn hợp X về hai chất Fe và Fe2O3 hoà tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư
Bảo toàn e: nNO2 = 3nFe => nFe = 0,06 / 3 mol
\( + )\,{n_{F{e_2}{O_3}}} = {1 \over 2}{n_{Fe}} = {{0,02} \over 2} = 0,01\)
Cách 2: Quy đổi hổn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3
\(\eqalign{
& 2Fe + {O_2}\, \to \,2FeO \cr
& 0,06\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,06 \cr} \)
\(\eqalign{
& 4Fe + 3{O_2}\, \to \,2F{e_2}{O_3} \cr
& 0,03\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,03mol \cr}\)
Cách 3:Quy hỗn hợp X về một chất FexOy:
FexOy + (6x - 2y) HNO3 →xFe(NO3)3 + (3x - 2y) NO2 + (3x -y) H2O
\({{0,06} \over {3x - 2y}}\)mol 0,06mol
Bảo toàn Fe=>\({n_{Fe}} = {{6,72} \over {56}} = {{0,06.x} \over {3x - 2y}}\, \Rightarrow \,{x \over y} = {4 \over 5}\) =>Fe4O5 (M = 304)
Cách 4:áp dụng công thức giải nhanh.
\({m_{Fe}} = {{7.{m_{hh}} + 56.{n_e}} \over {10}} = > {m_{hh}} = {{10.{m_{Fe}} - 56.{n_e}} \over 7}\)
