Hỗn hợp E gồm Fe, , và . Nung 42,8 gam E trong bình kín chứa 0,05 mol khí thu được chất rắn X (chỉ gồm Fe và các oxit) và 0,1 mol khí . Hòa tan hết X trong dung dịch HCl nồng độ 7,3\% thu được 6,72 lít khí và dung dịch Y chỉ chứa muối. Cho tiếp dung dịch dư vào Y thu được 244,1 gam kết tủa gồm Ag và AgCl. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Nồng độ phần trăm của trong Y gần nhất với giá trị nào sau đây?
Hỗn hợp E gồm Fe, , và . Nung 42,8 gam E trong bình kín chứa 0,05 mol khí thu được chất rắn X (chỉ gồm Fe và các oxit) và 0,1 mol khí . Hòa tan hết X trong dung dịch HCl nồng độ 7,3\% thu được 6,72 lít khí và dung dịch Y chỉ chứa muối. Cho tiếp dung dịch dư vào Y thu được 244,1 gam kết tủa gồm Ag và AgCl. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Nồng độ phần trăm của trong Y gần nhất với giá trị nào sau đây?
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: B
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Gọi số mol ban đầu: Fe = b, Fe3O4 = c, Fe2O3 = d, FeCO3 = a. Khi nung: FeCO3 → FeO + CO2 nên a = 0,1 mol (khớp 0,1 mol CO2). Khối lượng chất rắn X = 42,8 + 32t − 4,4 = 38,4 + 32t (t = mol O2 đã phản ứng).
Gọi X gồm: Fe = 0,3 mol (vì H2 = 6,72/22,4 = 0,3 mol → Fe + 2HCl → FeCl2 + H2), FeO = p, Fe3O4 = q, Fe2O3 = r.
Các phương trình:
• Bảo toàn Fe: 0,3 + p + 3q + 2r = b + 3c + 2d + 0,1
• Bảo toàn O: p + 4q + 3r = 0,1 + 4c + 3d + 2t
• Khối lượng E: 56b + 232c + 160d + 11,6 = 42,8
• Khối lượng X: 16,8 + 72p + 232q + 160r = 38,4 + 32t
Kết hợp ba phương trình đầu suy ra: 72p + 232q + 160r = 21,6 + 32t (khớp phương trình khối lượng X, hệ thống nhất).
• Kết tủa Ag và AgCl: Fe2+ khử Ag+ → Ag. Gọi x = nFeCl2, y = nFeCl3 trong Y:
x = 0,3 + p + q; y = 2q + 2r; nHCl = 2x + 3y = 0,6 + 2p + 8q + 6r.
143,5(2x + 3y) + 108x = 244,1 → 143,5(0,6 + 2p + 8q + 6r) + 108(0,3 + p + q) = 244,1 → 395p + 1256q + 861r = 125,6.
Vì bình kín chứa đúng 0,05 mol O2 và phản ứng xảy ra hoàn toàn, O2 phản ứng hết (t = 0,05): 72p + 232q + 160r = 23,2. Kết hợp bảo toàn oxi (suy ra p + 4q + 3r = 0,4) và phương trình kết tủa, giải hệ được: q + r = 0,1 và p = 0,1 − q (họ nghiệm nhưng các đại lượng cần tính không đổi).
Suy ra luôn: x = nFeCl2 = 0,3 + p + q = 0,4 mol; y = nFeCl3 = 2(q + r) = 0,2 mol; nHCl = 2(0,4) + 3(0,2) = 1,4 mol.
Khối lượng HCl = 1,4 × 36,5 = 51,1 g → khối lượng dung dịch HCl 7,3% = 51,1/0,073 = 700 g.
Khối lượng X = 16,8 + 23,2 = 40 g. Khối lượng Y = 40 + 700 − 0,6 (H2) = 739,4 g.
C% FeCl2 = (0,4 × 127)/739,4 × 100% = 50,8/739,4 × 100% ≈ 6,87%.
Gần nhất với 6,87% → chọn B (khớp đáp án nguồn).
Gọi số mol ban đầu: Fe = b, Fe3O4 = c, Fe2O3 = d, FeCO3 = a. Khi nung: FeCO3 → FeO + CO2 nên a = 0,1 mol (khớp 0,1 mol CO2). Khối lượng chất rắn X = 42,8 + 32t − 4,4 = 38,4 + 32t (t = mol O2 đã phản ứng).
Gọi X gồm: Fe = 0,3 mol (vì H2 = 6,72/22,4 = 0,3 mol → Fe + 2HCl → FeCl2 + H2), FeO = p, Fe3O4 = q, Fe2O3 = r.
Các phương trình:
• Bảo toàn Fe: 0,3 + p + 3q + 2r = b + 3c + 2d + 0,1
• Bảo toàn O: p + 4q + 3r = 0,1 + 4c + 3d + 2t
• Khối lượng E: 56b + 232c + 160d + 11,6 = 42,8
• Khối lượng X: 16,8 + 72p + 232q + 160r = 38,4 + 32t
Kết hợp ba phương trình đầu suy ra: 72p + 232q + 160r = 21,6 + 32t (khớp phương trình khối lượng X, hệ thống nhất).
• Kết tủa Ag và AgCl: Fe2+ khử Ag+ → Ag. Gọi x = nFeCl2, y = nFeCl3 trong Y:
x = 0,3 + p + q; y = 2q + 2r; nHCl = 2x + 3y = 0,6 + 2p + 8q + 6r.
143,5(2x + 3y) + 108x = 244,1 → 143,5(0,6 + 2p + 8q + 6r) + 108(0,3 + p + q) = 244,1 → 395p + 1256q + 861r = 125,6.
Vì bình kín chứa đúng 0,05 mol O2 và phản ứng xảy ra hoàn toàn, O2 phản ứng hết (t = 0,05): 72p + 232q + 160r = 23,2. Kết hợp bảo toàn oxi (suy ra p + 4q + 3r = 0,4) và phương trình kết tủa, giải hệ được: q + r = 0,1 và p = 0,1 − q (họ nghiệm nhưng các đại lượng cần tính không đổi).
Suy ra luôn: x = nFeCl2 = 0,3 + p + q = 0,4 mol; y = nFeCl3 = 2(q + r) = 0,2 mol; nHCl = 2(0,4) + 3(0,2) = 1,4 mol.
Khối lượng HCl = 1,4 × 36,5 = 51,1 g → khối lượng dung dịch HCl 7,3% = 51,1/0,073 = 700 g.
Khối lượng X = 16,8 + 23,2 = 40 g. Khối lượng Y = 40 + 700 − 0,6 (H2) = 739,4 g.
C% FeCl2 = (0,4 × 127)/739,4 × 100% = 50,8/739,4 × 100% ≈ 6,87%.
Gần nhất với 6,87% → chọn B (khớp đáp án nguồn).