Question

Hòa tan hoàn toàn 13,68 gam hỗn hợp X chứa Fe, FeO, Fe2O3 và Fe3O4 bằng dung dịch chứa H2SO4 và x mol NaNO3. Sau phản ứng thu được dung dịch Y chỉ chứa 44,28 gam muối của kim loại và 0,09 mol hỗn hợp khí Z gồm NO và NO2 có tỷ lệ mol tương ứng là 4:5. Mặt khác, cho NaOH dư vào Y thấy 19,99
gam kết tủa xuất hiện. Giá trị của x là?

Answer 1

Quy đổi hỗn hợp X về \(\left\{{}\begin{matrix}Fe:a\left(mol\right)\\O:b\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

\(\rightarrow56a+16b=13,68\left(1\right)\)

\(\left\{{}\begin{matrix}n_{NO}=\dfrac{4}{4+5}.0,09=0,04\left(mol\right)\\n_{NO_2}=0,09-0,04=0,05\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

Quá trình nhận và nhường e:

\(N^{+5}+3e\rightarrow N^{+2}\\ N^{+5}+1e\rightarrow N^{+4}\\ O^0+2e\rightarrow O^{-2}\)

\(\Rightarrow\sum n_{e\left(nhận\right)}=3.0,04+0,05+2b=0,17+2b\left(mol\right)\)

Nếu chỉ có muối sắt (III): \(n_{Fe\left(OH\right)_3}=\dfrac{19,99}{107}=\dfrac{1999}{10700}\left(mol\right)\)

\(Fe^0-3e\rightarrow Fe^{3+}\)

\(\Rightarrow\sum n_{e\left(nhường\right)}=3a\left(mol\right)\)

\(\xrightarrow[]{BTe}3a=0,17+2b\left(2\right)\)

Từ \(\left(1\right),\left(2\right)\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}a=0,188\left(mol\right)\\0,197\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

Xét \(0,188\ne\dfrac{1999}{10700}\) => trong ddY có chứa cả ion Fe⁺²

Đặt \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Fe^{+2}}=a\left(mol\right)\\n_{Fe^{+3}}=a-c\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

Khi đó (2) trở thành: \(2a+3\left(a-c\right)=0,17+2b\left(3\right)\)

Lại có: \(m_{\downarrow}=19,99\left(g\right)\)

\(\rightarrow90c+107\left(a-c\right)=19,99\left(4\right)\)

Từ \(\left(1\right),\left(3\right),\left(4\right)\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}a=b=0,19\left(mol\right)\\c=0,02\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

Đặt trong hh muối chứa \(\left\{{}\begin{matrix}n_{SO_4^{2-}}=d\left(mol\right)\\n_{NO_3^-}=x-0,09\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow m_{muối}=96d+62\left(x-0,09\right)+0,19.56+23x=44,28\left(5\right)\)

BTĐT: \(2d+x-0,09=0,17.3+0,02.2+x\left(6\right)\)

Từ \(\left(5\right),\left(6\right)\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}d=0,32\left(mol\right)\\x=0,1\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

Answer 2

13,68 \(\left\{{}\begin{matrix}Fe\\O:a\end{matrix}\right.\)  ==>       19,99\(\left\{{}\begin{matrix}Fe\\OH^-=2a+0,04.3+0,05\end{matrix}\right.\)

Bảo toàn khối lượng ==> a=0,19

H⁺ ==> N_H2SO4 = 0,32

==> Y = Feⁿ⁺=10,64

          = SO^2-₄ =0,32

         = Na⁺ = x

         = NO^-₃ = x - 0,09

Bảo toàn khối lượng ==> x = 0,10