Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO và FeS tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được 0,2 mol hỗn hợp

Câu hỏi số 393638:

Vận dụng

Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO và FeS tác dụng với dung dịch HCl dư, thu được 0,2 mol hỗn hợp khí Y gồm H₂ và H₂S, có tỉ lệ mol 1 : 1.

a) Viết phương trình hóa học và tính thể tích mỗi khí trong hỗn hợp Y.

b) Ở một thí nghiệm khác, khi cho m gam hỗn hợp X trên tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, dư, đun nóng, thu được 16,8 lít khí SO₂. Tính m (gam) và khối lượng (gam) axit H₂SO₄ đã phản ứng.

Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, SO₂ là sản phẩm khử duy nhất của S⁺⁶ và các thể tích khí đều đo ở đktc.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:393638

Phương pháp giải

- Viết các PTHH xảy ra

- Dựa vào dữ kiện "Sau phản ứng thu được 0,2 mol hỗn hợp khí Y gồm H₂ và H₂S, có tỉ lệ mol 1 : 1" suy ra số mol mỗi khí → Thể tích mỗi khí

- Từ số mol H₂ và số mol H₂S tính được số mol Fe và số mol FeS.

- Thí nghiệm 2: Cho hỗn hợp X tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, dư, đun nóng:

2Fe + 6H₂SO_{4 đặc nóng} → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O (4)

2FeO + 4H₂SO_{4 đặc nóng} → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O (5)

2FeS + 10H₂SO_{4 đặc nóng} → Fe₂(SO₄)₃ + 9SO₂ + 10H₂O (6)

+ Từ số mol Fe suy ra số mol H₂SO₄ và số mol SO₂ ở PT (4).

+ Từ số mol FeS suy ra số mol H₂SO₄ và số mol SO₂ ở PT (6).

+ Từ số mol SO₂ tổng suy ra số mol SO₂ ở PT (5) và số mol H₂SO₄ ở PT (5).

Vậy m = m_Fe + m_FeS + m_FeO

Giải chi tiết

a) PTHH:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ (1)

FeO + 2HCl → FeCl₂+ H₂O (2)

FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S (3)

Sau phản ứng thu được 0,2 mol hỗn hợp khí Y gồm H₂ và H₂S, có tỉ lệ mol 1 : 1.

⟹ n_H2 = n_H2S = 0,1 mol ⟹ V_H2 = V_H2S = 2,24 (lít)

Theo PT (1): n_Fe = n_H2 = 0,1 mol

Theo PT (3): n_FeS = n_H2S = 0,1 mol

Thí nghiệm 2: Cho hỗn hợp X tác dụng với axit H₂SO₄ đặc, dư, đun nóng:

2Fe + 6H₂SO_{4 đặc nóng} → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O (4)

0,1 → 0,3 → 0,15 (mol)

2FeO + 4H₂SO_{4 đặc nóng} → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 4H₂O (5)

2x 4x x (mol)

2FeS + 10H₂SO_{4 đặc nóng} → Fe₂(SO₄)₃ + 9SO₂ + 10H₂O (6)

0,1 → 0,5 → 0,45 (mol)

Ta có: n_SO2 = 0,15 + x + 0,45 = 0,75 ⟹ x = 0,15.

- Khối lượng hỗn hợp đầu:

Hỗn hợp đầu chứa Fe (0,1 mol); FeO (2x = 0,3 mol); FeS (0,1 mol)

Suy ra m = 0,1.56 + 0,3.72 + 0,1.88 = 36 (gam)

- Khối lượng H₂SO₄ phản ứng:

n_{H2SO4 pư} = 0,3 + 4x + 0,5 = 1,4 (mol)

⟹ m_{H2SO4 pư}= 1,4.98 = 137,2 (gam).

Chú ý khi giải

Cách 2:

Quy đổi hh thành Fe⁰, O⁰, S⁰

⟹ n_S = n_H2S = 0,1 mol (bảo toàn S)

Đặt n_Fe = a mol; n_O = b mol

Thí nghiệm 1:

Quá trình nhường e:

Fe⁰ ⟶ Fe⁺² + 2e

Quá trình nhận e:

O⁰ + 2e ⟶ O^-2

S⁰ + 2e ⟶ S^-2

2H⁺ + 2e ⟶ H₂

+) Bảo toàn e: 2n_Fe = 2n_O + 2n_H2 + 2n_H2S

⟹ 2a = 2b + 2.0,1 + 2.0,1

⟹ a - b = 0,2 (1)

Thí nghiệm 2:

Quá trình nhường e:

Fe⁰ ⟶ Fe⁺³ + 3e

S⁰ ⟶ S⁺⁶ + 6e

Quá trình nhận e:

O⁰ + 2e ⟶ O^-2

S⁺⁶ + 2e ⟶ S⁺⁴

Bảo toàn e: 3n_Fe + 6n_S = 2n_O + 2n_SO2 ⟹ 3a + 6.0,1 = 2b + 2.0,75 ⟹ 3a - 2b = 0,9 (2)

Giải hệ (1) (2) được a = 0,5 và b = 0,3.

Vậy m = 0,5.56 + 0,3.16 + 0,1.32 = 36 gam.

Bảo toàn S: n_S + n_{H2SO4 pư} = 3.n_Fe2(SO4)3 + n_SO2

⟹ 0,1 + n_{H2SO4 pư} = 3.0,25 + 0,75

⟹ n_{H2SO4 pư} = 1,4 mol.

Tham Gia Group Dành Cho 2K9 Chia Sẻ, Trao Đổi Tài Liệu Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K11 học trực tuyến Lớp 10 cùng thầy cô giáo giỏi tại Tuyensinh247.com, Kiến thức cập nhật theo chương trình mới nhất. Cam kết giúp học sinh học tốt, bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.