Hòa tan hoàn toàn 22,4g bột sắt vào 500 ml dung dịch HCl 1,6M được dung dịch A. Đun nóng dung dịch A rồi sục khí Clo vào được dung dịch B, cho dung dịch NaOH (dư) vào dung dịch B thu được hỗn hợp kết tủa C. Sấy và nung kết tủa C trong không khí thu được lượng chất rắn có khối lượng giảm đi: 15,12% so với khối lượng kết tủa ban đầu. Tính nồng độ mol các chất có trong dung dịch B?
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
Ta có :
$n_{Fe} = \dfrac{22,4}{56} = 0,4(mol)$
$n_{HCl} = 0,5.1,6 = 0,8(mol)$
$Fe + 2HCl → FeCl_2 + H_2$
Ta thấy : $n_{HCl} = 2n_{Fe}$ nên phản ứng vừa đủ
có : $n_{FeCl_2} = 0,4(mol)$
$2FeCl_2 + Cl_2 → 2FeCl_3$
Gọi $n_{FeCl_3} = a(mol)$
Ta có : $n_{FeCl_2(pư)} = n_{FeCl_3} = a(mol)$
$⇒ n_{FeCl_2(dư)} = 0,4 – a(mol)$
$FeCl_2 + 2NaOH → Fe(OH)_2 + 2NaCl$
$FeCl_3 + 3NaOH → Fe(OH)_3 + 3NaCl$
$4Fe(OH)_2 + O_2 \xrightarrow{t^o} 2Fe_2O_3 + 4H_2O$
$2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t^o} 3H_2O$
Theo phương trình trên , ta có :
$n_{Fe(OH)_2} = n_{FeCl_2} = 0,4 – a(mol)$
$n_{Fe(OH)_3} = n_{FeCl_3} = a(mol)$
$n_{Fe_2O_3} = \dfrac{n_{FeCl_2} + n_{FeCl_3}}{2} = 0,2(mol)$
Ta có :
$m_{\text{kết tủa}} = (0,4-a).90 + 107a = 36 + 17a(gam)$
$⇒ (36+17a)(100\% – 15,12\%) = 0,2.160$
$⇒ a = 0,1(mol)$
Vậy, $n_{FeCl_3} = 0,1(mol) ; n_{FeCl_2} = 0,4 – 0,1 = 0,3(mol)$
$⇒ C_{M_{FeCl_3}} = \dfrac{0,1}{0,5} = 0,2M$
$⇒ C_{M_{FeCl_2}} = \dfrac{0,3}{0,5} = 0,6M$