Cho 27,04 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 và Fe(NO3)2 vào dung dịch chứa 0,88 mol HCl và 0,04 mol HNO3, khuấy đều cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y (không chứa ion NH4+) và 0,12 mol hỗn hợp khí Z gồm NO2 và N2O. Cho dung dịch AgNO3 đến dư vào dung dịch Y, thấy thoát ra 0,02 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất); đồng thời thu được 133,84 gam kết tủa. Biết tỷ lệ mol của FeO, Fe3O4, Fe2O3 trong X lần lượt là 3 : 2 : 1. Phần trăm khối lượng của Fe có trong hỗn hợp ban đầu gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 29%
B. 38%
C. 27%
D. 17%
Đáp án : A
Dd Y + dd AgNO3:
3Fe2+ + 4H+ + NO3 – → 3 Fe3+ + NO + 2H2O
0,06← 0,08← 0,02 ← 0,02
Kết tủa gồm AgCl và Ag. Trong đó: n AgCl = n HCl = 0,88 mol
=> m Ag = 133,84 – 0,88. 143,5 = 7,56 gam
=> n Ag = 0,07 mol
Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag
0,07← 0,07 0,07 0,07
=> ∑ n Fe2+ (ddY) = 0,06 + 0,07 = 0,13 mol
n H+ dư (ddY) = 0,08 mol
=> dd Y gồm Fe+ ; Fe3+; H+ và Cl –
Bảo toàn điện tích trong dd có: 2 n Fe2+ + 3n Fe3+ + n H+ = n Cl –
<=> 3 n Fe3+ = 0,88 – 2. 0,13 – 0,08 = 0,54 mol
<=> n Fe3+ = 0,18 mol
Mặt khác, có ∑ n H+ bđ = 0,88 + 0,04 = 0,92 mol
=> n H+ p.ư = 2. n H2O = 0,84 mol
=> n H2O = 0,42 mol
X + HCl + HNO3 → Muối + axit dư + khí + H2O
(0,88 mol) (0,04 mol)
BTKL => m khí = 27,04 + 0,88. 36,5 + 0,04. 63 – 0,42. 18 – 0,31. 56 – 0,08 – 0,88. 35,5 = 5,44 gam
Gọi n N2O = x mol; n NO = y mol
BT nguyên tố N: có n N [Fe(NO3)2] + n N(HNO3) = n N(sp khử)
=> 2. n Fe(NO3)2 + 0,04 = 0,04. 2 + 0,08 = 0,16
=> n Fe(NO3)2 = 0,06 mol
=> m Fe + m FeO + m Fe2O3 + m Fe3O4 (hhX) = 27,04 – 0,06. 180 = 16,24 gam (I)
Mặt khác, n FeO : Fe3O4 : n Fe2O3 = 3: 2: 1
=> Đặt n Fe2O3 = a => n Fe3O4 = 2a và n FeO = 3a
Đặt n Fe = b
Theo (I) => 56b + 840 a = 16,24 (1)
∑ n Fe(I) = 0,31 – 0,06 = 0,25 <=> b + 11a = 0,25 (2)
Từ (1) và (2) => a = 0,01 và b = 0,14 mol
=> % m Fe = (0,14. 56) : 27,04 = 28,99%