Hoà tan hoàn toàn một lượng hỗn hợp A gồm FeCO3 và Fe3O4 trong 73,5 gam dung dịch H2SO4 đặc, nóng.Thể tích hỗn hợp khí thoát ra là 4,48 lít (đktc). Dung dịch thu được cho tác dụng vừa đủ với 310ml dung dịch NaOH 4M, lọc kết tủa và đem nung đến khối lượng không đổi, thu được 32 gam chất rắn. Tính khối lượng mỗi chất trong A và C% của dung dịch H2SO4 đã dùng.
Đáp án:
+/ $m_{FeCO_3}= 11,6g$
+/ $m_{Fe_3O_4}=23,2g$
+ $C\%_{H_2SO_4}=96\%$
Giải thích các bước giải:
$2FeCO_3+4H_2SO_4\xrightarrow{t^o} Fe_2(SO_4)_3+2CO_2+SO_2+4H_2O(1)$
$2Fe_3O_4+10H_2SO_4\xrightarrow{t^o}3Fe_2(SO_4)_3+SO_2+10H_2O(2)$
Có thể có axit dư
Cho dung dịch thu được tác dụng với NaOH, ta có:
$2NaOH+H_2SO_4\to Na_2SO_4+2H_2O(3)$
$6NaOH+Fe_2(SO_4)_3 \to 2Fe(OH)_3+3Na_2SO_4(4) $
$2Fe(OH)_3\xrightarrow{t^o}Fe_2O_3+3H_2O$
$m_{Fe_2O_3}=\dfrac{32}{160}=0,2\ mol$
$⇒n_{Fe(OH)_3}=2.n_{Fe_2O_3}=0,4\ mol$
Theo PTHH (4) ⇒ $n_{NaOH(4)}=3.n_{Fe(OH)_3}=1,2\ mol$
$⇒n_{NaOH(3)}=0,31-4-1,2=0,04\ mol$
Vậy axit dư: 0,02\ mol
Gọi: $n_{FeCO_3}=a;, n_{Fe_3O_4}=b$
Theo PTHH (1) đến (4) , ta có:
$n_{Fe(OH)_3}=n_{FeCO_3}+3.n_{Fe_3O_4}=a+3b = 0,4 (*)$
Theo (1), (2)
$n_{CO_2}=n_{FeCO_3}=a\ mol$
$n_{SO_2}= \dfrac{1}{2}.(n_{FeCO_3}+n_{Fe_3O_4}) = 0,5.(a+b)$
Theo đề bài, thể tích khí sinh ra là 4,48 lít nên:
$n_{CO_2}+n_{SO_2}=4,48:22,4=0,2 ⇒a+ 0,5a+0,5b = 0,2 ⇒1,5a+0,5b = 0,2(**)$
Giải hệ (*), (**) ⇒ a = b = 0,1 mol
+/ $m_{FeCO_3}=0,1.116 = 11,6g$
+/ $m_{Fe_3O_4}=0,1.232=23,2g$
+ $n_{H_2SO_4 (1)+(2)+(3)}=2a+5b+ 0,02 =0,72\ mol ⇒m_{H_2SO_4}=70,56g\\⇒C\%_{H_2SO_4}=\dfrac{70,56}{73,5}.100\%=96\%$