Để 2,52g bột sắt trong không khí, sau một thời gian thu được 2,84g hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4. Để hòa tan hết X cần 500ml dung dịch HNO3 a (mol/lít) sau phản ứng sinh ra 0,56 lít NO (sản phẩm khử duy nhất, đktc) và dung dịch Y. Tính giá trị của a và khối lượng chất tan trong Y ? (Dùng phương pháp bảo toàn electron để giải)
Đáp án:
a=0,28
m=9,65g
Giải thích các bước giải:
\(\begin{array}{l}
\text{ Quy đổi hỗn hợp X về hỗn hợp gồm Fe và O}\\
{m_O} = {m_{hhX}} – {m_{Fe}} = 2,84 – 2,52 = 0,32g\\
{n_O} = \dfrac{{0,32}}{{16}} = 0,02\,mol\\
{n_{Fe}} = \dfrac{{2,52}}{{56}} = 0,045\,mol\\
{n_{NO}} = \dfrac{{0,56}}{{22,4}} = 0,025\,mol\\
Fe + 4{H^ + } + N{O_3}^ – \to Fe{(N{O_3})_3} + NO + 2{H_2}O\\
2O + 4{H^ + } \to 2{H_2}O\\
{n_{{H^ + }}} = 0,025 \times 4 + 0,02 \times 2 = 0,14\,mol\\
\Rightarrow {n_{HN{O_3}}} = {n_{{H^ + }}} = 0,14\,mol\\
a = {C_M}HN{O_3} = \dfrac{{0,14}}{{0,5}} = 0,28M\\
{n_{N{O_3}^ – }} \text{ không bị khử} = {n_{HN{O_3}}}\text{ ban đầu} – {n_{NO}} = 0,14 – 0,025 = 0,115\,mol\\
{m_Y} = {m_{Fe}} + {m_{N{O_3}^ – }} = 2,52 + 0,115 \times 62 = 9,65g
\end{array}\)
Đáp án:
$a=0,28M$
$m_{\text{chất tan}}=9,65g$
Giải thích các bước giải:
$n_{Fe}=\dfrac{2,52}{56}=0,045(mol)$
$n_O=\dfrac{2,84-2,52}{16}=0,02(mol)$
$n_{NO}=\dfrac{0,56}{22,4}=0,025(mol)$
Gọi x, y là số mol $Fe$ lên $+2$ và $+3$.
$\Rightarrow x+y=0,045$ (1)
Bảo toàn e: $2x+3y=0,02.2+0,025.3$ (2)
(1)(2) $\Rightarrow x=0,02; y=0,025$
$n_{Fe(NO_3)_2}=x=0,02(mol)$
$n_{Fe(NO_3)_3}=y=0,025(mol)$
Bảo toàn N: $n_{HNO_3}=2n_{Fe(NO_3)_2}+3n_{Fe(NO_3)_3}+n_{NO}=0,14(mol)$
$\Rightarrow a=\dfrac{0,14}{0,5}=0,28M$
$m_{\text{chất tan}}=0,02.180+0,025.242=9,65g$