Hòa tan hết 21,48 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Fe(NO3)2 vào dung dịch chứa 0,42 mol H2SO4 loãng và 0,02

Câu hỏi số 388778:

Vận dụng cao

Hòa tan hết 21,48 gam hỗn hợp X gồm Fe, Mg và Fe(NO₃)₂ vào dung dịch chứa 0,42 mol H₂SO₄loãng và 0,02 mol KNO₃, thu được dung dịch Y (chất tan chỉ có 54,08 gam các muối trung hòa) và 3,74 gam hỗn hợp Z gồm ba khí không màu (trong đó hai khí có số mol bằng nhau). Dung dịch Y phản ứng được tối đa với 0,82 mol NaOH, thu được 26,57 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần trăm thể tích của khí có phân tử khối lớn nhất trong Z là

A. 40,10%

B. 58,82%

C. 41,67%

D. 68,96%

Đáp án đúng là: C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:388778

Phương pháp giải

Bảo toàn khối lượng: m_X + m_H2SO4 + m_KNO3 = m_khí + m_muối + m_H2O → m_H2O = ?

Xét dd Y + NaOH sau phản ứng thu được dd chứa Na⁺: 0,82 (mol); K⁺: 0,02 (mol) và SO₄^2-: 0,42 (mol)

Bảo toàn điện tích cho dd thu được sau pư thấy vừa đủ nên Y không còn NO₃^-

Đặt tổng khối lượng của Fe²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺ = a(g)

Đặt số mol của NH₄⁺ = b (mol)

Từ m_Y và khối lượng kết tủa lập hệ pt tìm được a,b =?

BTNT "H" ta có: 2n_H2SO4 = 2n_H2 + 4n_NH4+ + 2n_H2O → n_H2 = ? (mol)

BTKL: m_NO3-(X) = m_X - (m_{Fe2+,Fe3+, Mg2+}) = ? (g) → n_NO3(X) = ? (mol)

BTNT "N": n_{N(trong hh khí Z)} = n_NO3-(X)+ n_KNO3 - n_NH4+ = ? (mol)

BTKL: m_Z = m_H + m_N + m_O → m_O(Z) = ? (g) → n_O(Z) = ? (mol)

Z chứa H₂: và hai trong 3 khí N₂, NO, N₂O

Biện luận giải nghiệm Z phù hợp.

Giải chi tiết

\(21,48(g)\left\{\begin{matrix}
Fe\\
M\\
Fe(NO_{3})_{2}
\end{matrix}\right.+\left\{\begin{matrix}
H_{2}SO_{4}:0,42\\
KNO_{3}:0,02
\end{matrix}\right.\rightarrow \left\{\begin{matrix}
H_{2}O\\
3,74(g)\left\{\begin{matrix}
TH1:H_{2},N_{2},NO\\
TH2:H_{2},N_{2},N_{2}O\\
TH3:H_{2},NO,N_{2}O
\end{matrix}\right.\\
ddY\left\{\begin{matrix}
Fe^{2+},Fe^{3+},Mg^{2+}:a(g)\\
NH_{4}^{+}:b(mol)\\
K^{+}\\
SO_{4}^{2-}
\end{matrix}\right.\overset{+NaOH:0,82(mol)}{\rightarrow}\left\{\begin{matrix}
26,57(g)↓\left\{\begin{matrix}
Fe(OH)_{2}\\
Fe(OH)_{3}\\
Mg(OH)_{2}
\end{matrix}\right.\\
dd\left\{\begin{matrix}
Na^{+}:0,82\\
K^{+}:0,02\\
SO_{4}^{2-}:0,42
\end{matrix}\right.
\end{matrix}\right.
\end{matrix}\right.\)

BTKL: m_X + m_H2SO4 + m_KNO3 = m_khí + m_muối + m_H2O

→ m_H2O = 21,48 + 0,42.98 + 0,02.101 - 3,74 - 54,08 = 6,84 (g) → n_H2O = 0,38 (mol)

Xét dd Y + NaOH sau phản ứng thu được dd chứa Na⁺: 0,82 (mol); K⁺: 0,02 (mol) và SO₄^2-: 0,42 (mol)

Bảo toàn điện tích cho dd thu được sau pư thấy vừa đủ nên Y không còn NO₃^-

Đặt tổng khối lượng của Fe²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺ = a(g)

Đặt số mol của NH₄⁺ = b (mol)

→ n_{OH- trong kết tủa} = 0,82 - b (mol)

Ta có hệ pt:

\(\left\{ \begin{array}{l}{m_Y} = a + 18b + 0,02.39 + 0,42.96 = 54,08\\{m_ \downarrow } = a + 17.(0,82 - b) = 26,57\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 12,8{\mkern 1mu} (g)\\b = 0,01{\mkern 1mu} (mol)\end{array} \right.\)

BTNT "H" ta có: 2n_H2SO4 = 2n_H2 + 4n_NH4+ + 2n_H2O → n_H2 = (2.0,42-4.0,01 - 2.0,38)/2 = 0,02 (mol)

BTKL: m_NO3-(X) = m_X - (m_{Fe2+,Fe3+, Mg2+}) = 21,48 - 12,8 = 8,68 (g) → n_NO3(X) = 0,14 (mol)

BTNT "N": n_{N(trong hh khí Z)} = n_NO3-(X)+ n_KNO3 - n_NH4+ = 0,14 + 0,02 - 0,01 = 0,15 (mol)

BTKL: m_Z = m_H + m_N + m_O → m_O(Z) = 3,74 - 0,02.2 - 0,15.14 = 1,6 (g) → n_O(Z) = 0,1 (mol)

Z chứa H₂ : 0,02 (mol) và hai trong 3 khí N₂, NO, N₂O

TH₁: Z chứa H₂: 0,02 (mol) và N₂ và NO: 0,1 (mol)

n_N(Z) = 0,15 (mol) → n_N2 = 0,025 (mol) → Loại vì không có hai khí có cùng số mol

TH₂: Z chứa H₂: 0,02 (mol) và N₂ và N₂O: 0,1 (mol)

n_N(Z) = 0,15 (mol) → n_N2 âm → loại

TH₃: Z chứa H₂: 0,02 (mol) và NO: x (mol) và N₂O: y (mol)

Ta có hệ: \(\left\{\begin{matrix}x+2y=0,1\\ x+y=0,1\end{matrix}\right.\Rightarrow x=y=0,05\)

\(\% {V_{{N_2}O}} = \frac{{0,05}}{{0,02 + 0,05 + 0,05}}.100\% = 41,67\% {\text{ }}\)

Đáp án cần chọn là: C

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.