Chia hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4, Fe(OH)3 và FeCO3 thành hai phần bằng nhau. Hòa tan hết phần 1 trong dung

Câu hỏi số 421076:

Vận dụng cao

Chia hỗn hợp X gồm Fe, Fe₃O₄, Fe(OH)₃ và FeCO₃ thành hai phần bằng nhau. Hòa tan hết phần 1 trong dung dịch HCl dư, thu được 1,568 lít (đktc) hỗn hợp khí có tỉ khối so với H₂ bằng 10 và dung dịch chứa m gam muối. Hòa tan hoàn toàn phần 2 trong dung dịch chứa 0,345 mol H₂SO₄, thu được dung dịch chỉ chứa 34,56 gam hỗn hợp muối sunfat và 2,688 lít (đktc) hỗn hợp gồm hau khí (trong đó có khí SO₂). Tính m.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:421076

Phương pháp giải

Bảo toàn nguyên tố S

Vì 2Fe(OH)₃ ⇔Fe₂O₃.3H₂O và FeCO₃ ⇔ FeO.CO₂ nên lược bỏ lượng CO₂ (trong FeCO₃) và lượng H₂O (trong Fe(OH)₃). Viết sơ đồ bài toán, áp dụng bảo toàn H, O

Giải chi tiết

Phần 1 + dd HCl

n_{hh khí(đktc)} = 1,568/22,4 = 0,07 (mol); M_hh = 10×M_H2 = 10.2 = 20 (g/mol)

⟹ m_{hh khí} = n×M= 0,07.20 = 1,4 (g)

Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O (1)

Fe₃O₄ + 8HCl → 2FeCl₃ + FeCl₂ + 4H₂O (2)

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ (3)

FeCO₃ + 2HCl → FeCl₂ + CO₂↑+ H₂O (4)

Hỗn hợp khí thu được gồm H₂và CO₂.

Đặt \(\left\{ \begin{array}{l}{n_{{H_2}}} = a(mol)\\{n_{C{O_2}}} = b(mol)\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{n_{hh}} = a + b = 0,07\\{m_{hh}} = 2a + 44b = 1,4\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 0,04 = {n_{{H_2}}}\\b = 0,03 = {n_{C{O_2}}}\end{array} \right.\)

Theo PTHH (3): n_Fe = n_H2 = 0,04 (mol)

Theo PTHH (4): n_FeCO3 = n_CO2 = 0,03 (mol)

Phần 2:

Hỗn hợp 2 khí trong đó có SO₂ ⟹ khí còn lại là CO₂

n_{hh khí(đktc)} = 2,688/22,4 = 0,12 (mol) ⟹ n_SO2 = n_hh - n_CO2 = 0,12 – 0,03 = 0,09 (mol)

2Fe + 6H₂SO₄(đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O (5)

2FeCO₃ + 4H₂SO₄(đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2CO₂ + 4H₂O (6)

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄(đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O (7)

2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄ (đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O (8)

Vì thu được hỗn hợp muối sunfat nên có thể xảy ra phản ứng sau:

Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄ (9)

Ta có sơ đồ: X + H₂SO4 (0,345 mol) → \(34,56(g)\left\{ \begin{array}{l}FeS{O_4}\\F{e_2}{(S{O_4})_3}\end{array} \right. + \left\{ \begin{array}{l}S{O_2}:0,09\,mol\\C{O_2}:0,03\,mol\end{array} \right. + {H_2}O\)

Bảo toàn nguyên tố S: n_SO4(muối) = n_H2SO4 – n_SO2 = 0,345 – 0,09 = 0,225 (mol)

⟹ m_Fe(X) = m_{muối sunfat} – m_SO4(muối) = 34,56 – 96.0,225 = 10,08 (g)

Vì 2Fe(OH)₃ ⇔Fe₂O₃.3H₂O và FeCO₃ ⇔ FeO.CO₂ nên nếu lược bỏ lượng CO₂ (trong FeCO₃) và lượng H₂O (trong Fe(OH)₃) ta sẽ có 2 sơ dồ như sau:

\(\left\{ \begin{array}{l}Fe:10,08\,(g)\\O:\,x(mol)\end{array} \right. + HCl \to m(g)\left\{ \begin{array}{l}FeC{l_2}\\FeC{l_3}\end{array} \right. + 0,04\,mol\,{H_2} + {H_2}O\,(1)\)

\(\left\{ \begin{array}{l}Fe:10,08\,(g)\\O:\,x(mol)\end{array} \right. + 0,345\,mol\,{H_2}S{O_4} \to \left\{ \begin{array}{l}FeS{O_4}\\F{e_2}{(S{O_4})_3}\end{array} \right.(0,255\,mol\,S{O_4}) + 0,09\,mol\,S{O_2} + {H_2}O\,(2)\)

BTNT “H”: n_H2O(2) = n_H2SO4 = 0,345 (mol

BTNT “O”: x + 0,345.4 = 0,255.4 + 0,09.2 + 0,345 ⟹ x = 0,165 (mol) ⟹ n_H2O(1) = 0,165 (mol)

BTNT “H”: n_HCl = 0,04.2 + 0,165.2 = 0,41 (mol) ⟹ n_Cl(muối) = 0,41 (mol)

⟹ m = 10,08 + 35,5.0,41 = 24,635 (g)

Lưu ý:

Bài toán không cho dữ liệu “sản phẩm không có muối amoni” như các đề thường thấy, nhưng theo tính chất cơ bản của sắt và hợp chất của sắt trong giới hạn chương trình xem như không tạo muối amoni”

PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link