Câu hỏi:
2 năm trước
Nung 8,4 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 2,24 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 = 0,1 / 3 mol
→ nFe tạo oxit Fe2O3 \( = \frac{{8,4}}{{56}} - \frac{{0,1}}{3} = \frac{{0,35}}{3}(mol)\,\, = > \,\,{n_{F{e_2}{O_3}}} = \frac{1}{2}{n_{Fe}} = \frac{{0,35}}{{2.3}}\)
Vậy \({m_X} = {m_{Fe}} + {m_{F{e_2}{O_3}}} = \frac{{0,1}}{3}.56 + \frac{{0,35}}{6}.160 = \frac{{33,6}}{3} = 11,2g\)
Cách 2: Quy đổi hổn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3
FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
0,1 0,1
\({n_{Fe}} = \frac{{8,4}}{{56}} = 0,15mol\)
Ta có:
\(\begin{array}{l}2Fe + {O_2}\, \to \,2FeO\\0,1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,1\end{array}\)
\(\begin{array}{l}4Fe + 3{O_2}\, \to \,2F{e_2}{O_3}\\0,05\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,025mol\\ \Rightarrow {m_{{h^2}X}} = 0,1.72 + 0,025.160 = 11,2g\end{array}\)
Cách 3: Quy hỗn hợp X về một chất FexOy:
FexOy + (6x - 2y) HNO3 → xFe(NO3)3 + (3x - 2y) NO2 + (3x -y) H2O
\(\frac{{0,1}}{{3x - 2y}}\)mol 0,1mol
áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố sắt: Þ \({n_{Fe}} = \frac{{8,4}}{{56}} = \frac{{0,1.x}}{{3x - 2y}}\, \Rightarrow \,\frac{x}{y} = \frac{6}{7}\)
Vậy công thức quy đổi là: Fe6O7 (M = 448) và \({n_{F{e_6}{O_7}}} = \frac{{0,1}}{{3.6 - 2.7}} = 0,025mol\)
=> mX = 0,025 . 448 = 11,2g
Cách 4: áp dụng công thức giải nhanh.
\({m_{Fe}} = \frac{{7.{m_{hh}} + 56.{n_e}}}{{10}} = > {m_{hh}} = \frac{{10.{m_{Fe}} - 56.{n_e}}}{7}\) 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; \({m_{hh}} = \frac{{10.{m_{Fe}} - 56.{n_e}}}{7} = \frac{{10.8,4 - 56.0,1.}}{7} = 11,2gam\)
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 = 0,1 / 3 mol
\( + )\,{n_{F{e_2}{O_3}}} = \frac{1}{2}{n_{Fe}} = \frac{{0,35}}{{2.3}}\)
Cách 2: Quy đổi hổn hợp X về hai chất FeO và Fe2O3
\(\begin{array}{l}2Fe + {O_2}\, \to \,2FeO\\0,1\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,1\end{array}\) \(\begin{array}{l}4Fe + 3{O_2}\, \to \,2F{e_2}{O_3}\\0,05\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,025mol\end{array}\)
Cách 3: Quy hỗn hợp X về một chất FexOy:
FexOy + (6x - 2y) HNO3 → xFe(NO3)3 + (3x - 2y) NO2 + (3x -y) H2O
\(\frac{{0,1}}{{3x - 2y}}\)mol 0,1mol
Bảo toàn Fe Þ \({n_{Fe}} = \frac{{8,4}}{{56}} = \frac{{0,1.x}}{{3x - 2y}}\, \Rightarrow \,\frac{x}{y} = \frac{6}{7}\) => Fe6O7 (M = 448)
Cách 4: áp dụng công thức giải nhanh.
\({m_{Fe}} = \frac{{7.{m_{hh}} + 56.{n_e}}}{{10}} = > {m_{hh}} = \frac{{10.{m_{Fe}} - 56.{n_e}}}{7}\)
