Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn hỗn hợp X gồm Al và Fe2O3 trong chân không thu được 21,69 gam hỗn hợp Y. Nghiền nhỏ và trộn đều Y sau đó chia thành 2 phần:
- Phần 1: Tác dụng với dung dịch NaOH dư, sau phản ứng thu được 1,008 lít khí H2(đktc) và 3,36 gam chất rắn không tan.
- Phần 2: Trộn với x gam KNO3 rồi hòa tan vào 100 gam dd HCl, sau phản ứng thu đc dd T chỉ chứa các muối clorua và 3,36 lít hỗn hợp khí Z gồm NO và H2(đktc), biết tỉ khối của Z với He là 6,1. Dung dịch T tác dụng với lượng dư dd AgNO3 dư thu đc 147,82 gam kết tủa.
Tính C% FeCl2 trong dung dịch T.
\(2Al+Fe_2O_3\underrightarrow{t^o}Al_2O_3+2Fe\)
=> \(\dfrac{n_{Al_2O_3}}{n_{Fe}}=\dfrac{1}{2}\)
- Phần 1: Gọi \(\left(n_{Al};n_{Fe};n_{Al_2O_3}\right)=\left(a;b;c\right)\)
Chất rắn không tan là Fe
=> \(b=\dfrac{3,36}{56}=0,06\left(mol\right)\)
\(n_{H_2}=\dfrac{1,008}{22,4}=0,045\left(mol\right)\)
PTHH: \(2Al+2NaOH+2H_2O\rightarrow2NaAlO_2+3H_2\)
0,03<------------------------------------0,045
=> a = 0,03 (mol)
=> c = 0,03
- Phần 2: Gọi \(\left(n_{Al};n_{Fe};n_{Al_2O_3}\right)=\left(ak;bk;ck\right)\)
=> (27a + 56b + 102c)(k + 1) = 21,69
=> 7,23(k + 1) = 21,69
=> k = 2
Do sau pư thu được H2 => NO3- phản ứng hết
\(\left\{{}\begin{matrix}n_{NO}+n_{H_2}=\dfrac{3,36}{22,4}=0,15\left(mol\right)\\\overline{M}=\dfrac{30.n_{NO}+2.n_{H_2}}{n_{NO}+n_{H_2}}=6,1.4=24,4\left(g/mol\right)\end{matrix}\right.\)
=> \(\left\{{}\begin{matrix}n_{NO}=0,12\left(mol\right)\\n_{H_2}=0,03\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
T chứa \(\left\{{}\begin{matrix}Al^{3+}:0,18\left(mol\right)\\Fe^{2+}:v\left(mol\right);Fe^{3+}:0,12-v\left(mol\right)\\NH_4^+:z\left(mol\right);K^+:u\left(mol\right)\\Cl^-:t\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
\(Al^0\rightarrow Al^{+3}+3e\)
\(Fe^0\rightarrow Fe^{+2}+2e\)
\(Fe^0\rightarrow Fe^{+3}+3e\)
\(N^{+5}+8e\rightarrow N^{-3}\)
\(N^{+5}+3e\rightarrow N^{+2}\)
\(H^++1e\rightarrow H^0\)
Bảo toàn e: 0,18 + 2v + 0,36 - 3v = 8z + 0,36 + 0,06
=> v + 8z = 0,12 (1)
Bảo toàn điện tích:
\(0,54+2v+0,36-3v+z+u=t\)
=> \(v+t-z-u=0,9\) (2)
Bảo toàn Cl: nAgCl = t (mol)
\(Fe^{2+}+Ag^+\rightarrow Fe^{3+}+Ag\downarrow\)
=> nAg = v (mol)
=> 108v + 143,5t = 147,82 (3)
Bảo toàn K: \(n_{KNO_3}=u\left(mol\right)\)
Bảo toàn N: \(n_{KNO_3}=z+0,12\left(mol\right)\)
=> u = z + 0,12 (4)
(1)(2)(3)(4) => \(\left\{{}\begin{matrix}v=0,04\left(mol\right)\\t=1\left(mol\right)\\z=0,01\left(mol\right)\\u=0,13\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
\(n_{FeCl_2}=0,04\left(mol\right)\Rightarrow m_{FeCl_2}=0,04.127=5,08\left(g\right)\)
\(n_{KNO_3}=0,13\left(mol\right)\)
mhh(bđ) = 14,46 (g)
mdd sau pư = 14,46 + 0,13.101 + 100 - 0,12.30 - 0,03.2
= 123,93 (g)
\(C\%_{FeCl_2}=\dfrac{5,08}{123,93}.100\%=4,1\%\)
