Hòa tan hết 15,0g hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4, FeCO3 và Fe(NO3)2 trong dung dịch chứa NaHSO4 và 0,16 mol

Câu hỏi số 314036:

Vận dụng cao

Hòa tan hết 15,0g hỗn hợp X gồm Fe, Fe₃O₄, FeCO₃ và Fe(NO₃)₂ trong dung dịch chứa NaHSO₄ và 0,16 mol HNO₃, thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí Z gồm CO₂ và NO (tỉ lệ mol 1: 4). Nếu cho dung dịch Y hòa tan tối đa 8,64g bột Cu, thấy thoát ra 0,03 mol NO. Nếu cho dung dịch Ba(OH)₂ dư vào Y, thu được 154,4g kết tủa . Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và khí NO là sản phẩm khử duy nhất của các quá trình. Phần trăm khối lượng của Fe đơn chất trong hỗn hợp X là:

A. 48,80

B. 33,60

C. 37,33

D. 29,87

Đáp án đúng là: C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:314036

Phương pháp giải

Có: n_Cu = 8,64: 64 = 0,135 mol ; n_NO= 0,03 mol

vì Cu + Y tạo khí NO => H⁺ dư => n_{H+ dư} ⁺

- Khi Y + lượng Cu tối đa => Fe³⁺ phản ứng hết (Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺)

Bảo toàn electron: n_Fe3+ + 3n_NO = 2n_Cu => n_Fe3+

Khi Y + Ba(OH)₂ dư thì n_Fe(OH)3 = n_Fe3+

m_{kết tủa} = 154,4g = m_Fe(OH)3 + m_BaSO4=> m_BaSO4

=> số mol các ion có trong dung dịch Y

Đặt a, b, c ,d lần lượt là số mol của Fe, Fe₃O₄, FeCO₃, Fe(NO₃)₂

Giải hệ 4 phương trình sau:

- m_X

-Bảo toàn nguyên tố Fe: n_{nguyên tố Fe(X)} = n_Fe3+

-Bảo toàn electron: 3n_Fe + n_Fe3O4 + n_FeCO3 + n_Fe(NO3)2 = 3n_NO

- Bảo toàn N: 2n_Fe(NO3)2 + n_HNO3 = n_{NO3 (Y)} + 4n_NO

=> %m_Fe

Giải chi tiết

Có: n_Cu = 8,64: 64 = 0,135 mol ; n_NO= 0,03 mol

n_{H+ dư} = 4n_NO = 4.0,03 = 0,12 mol (vì Cu + Y tạo khí NO => H⁺ dư ) => Y chỉ có Fe³⁺

- Khi Y + lượng Cu tồi đa => Fe³⁺ phản ứng hết (Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺)

Bảo toàn electron: n_Fe3+ + 3n_NO = 2n_Cu => n_Fe3+ = 2.0,135 – 0,03.3 = 0,18 mol

Khi Y + Ba(OH)₂ dư thì n_Fe(OH)3 = n_Fe3+ = 0,18 mol

m_{kết tủa} = 154,4g = m_Fe(OH)3 + m_BaSO4=> m_BaSO4 = 154,4 – 107.0,18 = 135,14g

=> n_BaSO4 = 0,58 mol

- Dung dịch Y chứa: Fe³⁺ (0,18 mol) ; SO₄^2- (0,58 mol) ; Na⁺ (0,58 mol) ; H⁺ dư (0,12 mol)

Bảo toàn điện tích: 3n_Fe3+ + n_Na+ + n_{H+ dư} = 2n_SO4 + n_NO3 => n_NO3 = 0,08 mol

Đặt a, b, c ,d lần lượt là số mol của Fe, Fe₃O₄, FeCO₃, Fe(NO₃)₂

=> m_X = 56a + 232b + 116c + 180d = 15 (1)

-Bảo toàn nguyên tố Fe: n_{nguyên tố Fe(X)} = a + 3b + c + d = 0,18 mol = n_Fe3+ (2)

- Bảo toàn C: n_CO2 = n_FeCO3 = c => Trong Z: n_NO = 4c (vì n_CO2: n_NO = 1: 4)

X + hỗn hợp dung dịch thì:

Fe cho 3e ; Fe₃O₄ cho 1e (thực chất là FeO.Fe₂O₃ => FeO cho 1e) ; FeCO₃ cho 1e ; Fe(NO₃)₂ cho 1e để tạo thành Fe³⁺

Bảo toàn electron: 3n_Fe + n_Fe3O4 + n_FeCO3 + n_Fe(NO3)2 = 3n_NO

=> 3a + b + c + d = 3.4c (3)

Bảo toàn N: 2n_Fe(NO3)2 + n_HNO3 = n_{NO3 (Y)} + 4n_NO => 2d + 0,16 = 0,08 + 4c (4)

Giả hệ (1,2,3,4) => a = 0,1 ; b = 0,01 ; c = 0,03 ; d = 0,02 mol

=> %m_Fe = 0,1.56: 15 = 37,33%

Đáp án cần chọn là: C

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.