Để 26,88 gam phôi Fe ngoài không khí một thời gian, thu được hỗn hợp rắn X gồm Fe và các oxit.

Câu hỏi số 359220:

Vận dụng cao

Để 26,88 gam phôi Fe ngoài không khí một thời gian, thu được hỗn hợp rắn X gồm Fe và các oxit. Hòa tan hết X trong 288 gam dung dịch HNO₃ 31,5%, thu được dung dịch Y chứa các muối và hỗn hợp khí Z gồm 2 khí, trong đó oxi chiếm 61,11% về khối lượng. Cô cạn Y, rồi nung đến khối lượng không đổi thấy khối lượng chất rắn giảm 67,84 gam. Xác định nồng độ % Fe(NO₃)₃ trong Y?

A. 28,14%.

B. 26,36%.

C. 24,47%.

D. 25,19%.

Đáp án đúng là: C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:359220

Phương pháp giải

Cô cạn Y thu được chất rắn khan gồm Fe(NO₃)₂ (a mol) và Fe(NO₃)₃ (b mol).

Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: a + b = n_Fe= 26,88 : 56 = 0,48 (mol).

Khi nung muối đến khối lượng không đổi:

2 Fe(NO₃)₂ → Fe₂O₃ + 4NO₂ + 1/2O₂

a mol → 2a 0,25a

2 Fe(NO₃)₃ → Fe₂O₃ + 6NO₂ + 3/2O₂

b mol → 3b 0,75b

Sau khi nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn giảm chính là tổng khối lượng NO₂ và O₂ thoát ra.

Từ đó lập hệ phương trình tìm được a và b. Khi đó tính được n_{NO3- (Y)}= 2a + 3b

Dùng bảo toàn nguyên tố N để tính được n_{N (Z)}

Từ oxi chiếm 61,11% về khối lượng nên tính được m_Z, n_{O (Z).}

Quy đổi X thành Fe và O.

Áp dụng định luật bảo toàn electron để tìm khối lượng X.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m_{dung dịch Y}= m_X + m_{dd HNO3}- m_Z

Vậy tìm được nồng độ % của Fe(NO₃)₃.

Giải chi tiết

Ta có: n_{HNO3 ban đầu}= 1,44 mol

Cô cạn Y thu được chất rắn khan gồm Fe(NO₃)₂ (a mol) và Fe(NO₃)₃ (b mol).

Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: a + b = n_Fe= 26,88 : 56 = 0,48 (mol).

2 Fe(NO₃)₂ → Fe₂O₃ + 4NO₂ + 1/2O₂

a mol → 2a 0,25a

2 Fe(NO₃)₃ → Fe₂O₃ + 6NO₂ + 3/2O₂

b mol → 3b 0,75b

Sau khi nung đến khối lượng không đổi thì khối lượng chất rắn giảm chính là tổng khối lượng NO₂ và O₂ thoát ra.

Ta có hệ: \(\left\{ \begin{array}{l}a + b = 0,48\\46(2a + 3b) + 32(0,25a + 0,75b) = 67,84\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,16{\rm{ mol}}\\{\rm{b = 0,32 mol}}\end{array} \right.\)

→ n_{NO3- (Y)}= 2a + 3b = 1,28 mol

Bảo toàn nguyên tố N ta có:

n_{N(trong Z)}= n_HNO3 - n_{NO3- (Y)}= 1,44 - 1,28 = 0,16 mol

Vì trong hỗn hợp khí Z oxi chiếm 61,11% về khối lượng nên nitơ chiếm 38,89% về khối lượng.

→ m_Z= m_N.(100/38,89) = 0,16.14.(100/38,89) = 5,76 gam

Ta có: n_{O (Z)}= 5,76.61,11%/16 = 0,22 (mol)

Quy đổi X thành Fe (0,48 mol) và O (x mol).

Áp dụng định luật bảo toàn electron: 2.n_Fe2+ + 3.n_Fe3+ + 2.n_{O (Z)}= 2.n_{O (X)} + 5.n_{N (Z)}

⟹ 0,16.2 + 0,32.3 + 0,22.2 = 2x + 0,16.5 → x = 0,46 mol

→ m_X= m_Fe + m_O= 26,88 + 0,46.16 = 34,24 (gam)

Sơ đồ: X + HNO₃ → Muối + Z + H₂O

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_{dung dịch Y}= m_X + m_{dd HNO3}- m_Z = 34,24 + 288 - 5,76 = 316,48 (gam)

Vậy \(C{\% _{Fe\left({NO3} \right)3}} = \dfrac{{0,32.242.100\% }}{{316,48}} = {\text{ }}24,47\% \)

Tham Gia Group Dành Cho 2K8 Chia Sẻ, Trao Đổi Tài Liệu Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến Lớp 11 cùng thầy cô giáo giỏi trên Tuyensinh247.com. Bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng. Cam kết giúp học sinh lớp 11 học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.