áp dụng pp bảo toàn electron:
nx: khi hỗn hợp pư với dd axit sunfuric đặc nóng Fe sẽ nhường hết e có thể nhường và có hóa trị cao nhất là 3. trong hỗn hợp có 1 phần e được oxi nhận tạo thành oxit \(Fe_xO_y\). phần e còn lại do \(SO_4^{2-}\) nhận tạo thành khí \(SO_2\).
Fe → Fe3+ + 3e
O2 + 4e → 2O2-
4H+ + SO42- + 2e → SO2 + 2H2O
khối lượng của hỗn hợp : \(a=m_{Fe}+m_{Fe_xO_y}=\Sigma m_{Fe}+m_O\) (1)
tổng mol e nhường: \(\Sigma n_e=3.\Sigma n_{Fe}\)
tổng mol e nhận: \(4.n_{O_2}+2.n_{SO_2}\)
mà mol e nhường = mol e nhận ⇒ \(3\Sigma n_{Fe}=4n_{O_2}+2n_{SO_2}\) (2)
theo đề bài khối lượng muối là 60g ⇒ \(m_{Fe_2\left(SO_4\right)_3}=60g\Rightarrow n_{Fe_2\left(SO_4\right)_3}=0,15mol\)
\(\Rightarrow\Sigma n_{Fe}=2n_{Fe_2\left(SO_4\right)_3}=0,3mol\Rightarrow\Sigma m_{Fe}=16,8g\)
\(V_{SO_2}=2,24l\Rightarrow n_{SO_2}=0,1mol\)
(2) \(\Rightarrow4n_{O_2}=3\Sigma n_{Fe}-2n_{SO_2}=0,7mol\Rightarrow m_O=5,6g\)
(1) \(\Rightarrow a=16,8+5,6=22,4g\)
\(n_{SO_2}=\dfrac{2,24}{22,4}=0,1\left(mol\right)\)
\(n_{Fe}=n_{Fe_2\left(SO_4\right)_3}=2.\dfrac{60}{400}=0,3\left(mol\right)\) => nFe =0,15 (mol)
Quy đổi hỗn hợp về các nguyên tố: Fe, O
Gọi x là số mol của O
\(Fe\rightarrow Fe^{3+}-3e\)
0,3 <--0,3--> 0,9
\(O+2e\rightarrow O^{-2}\)
x---> 2x
\(S^{+6}+2e\rightarrow S^{+4}\)
0,1 <-- 0,2 <-- 0,1
theo đlbt e : 0,9 =2x +0,2 => x = 0,35
a = 56.0,3 + 0,35.16 = 22,4(g)
=> y = 0,125
\(\Rightarrow a=0,125.16+0,15.56=10,4\left(g\right)\)
