Hỗn hợp X gồm FeO, FeO và Cu (trong đó nguyên tố oxi chiếm 16\% theo khối lượng). Cho m gam X tác dụng với 500 ml dung dịch HCl 2M (dư), thu được dung dịch Y và còn lại 0,27m gam chất rắn không tan. Cho dung dịch AgNO dư vào Y, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N) và 165,1 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là
Hỗn hợp X gồm FeO, FeO và Cu (trong đó nguyên tố oxi chiếm 16\% theo khối lượng). Cho m gam X tác dụng với 500 ml dung dịch HCl 2M (dư), thu được dung dịch Y và còn lại 0,27m gam chất rắn không tan. Cho dung dịch AgNO dư vào Y, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N) và 165,1 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: A
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Gọi a, b, c lần lượt là số mol Fe2O3, FeO, Cu trong X (m gam).
(1) Oxi chiếm 16%: 48a + 16b = 0,16m ⟹ 3a + b = 0,01m.
(2) HCl dư nên Fe2O3, FeO tan hết: Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O; FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O. Fe3+ (2a mol) oxi hóa Cu: 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2, nên Cu tan = a mol, Cu dư = (c − a)·64 = 0,27m.
(3) Bảo toàn khối lượng: 160a + 72b + 64c = m. Thay c = a + 0,27m/64 và b = 0,01m − 3a: 224a + 72b = 0,73m ⟹ 224a + 0,72m − 216a = 0,73m ⟹ a = 0,00125m; b = 0,00625m; c = 0,00546875m (tỉ lệ mol duy nhất).
Xét AgNO3 dư vào Y: toàn bộ Cl− (1 mol HCl ban đầu) kết tủa AgCl: 143,5 g. Khối lượng kết tủa Ag = 165,1 − 143,5 = 21,6 g ⟹ 0,2 mol Ag, sinh ra do Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag, tức 0,2 mol Fe2+ bị Ag+ oxi hóa.
Fe2+ tổng = 2a + b = 0,00875m mol. Phần Fe2+ còn lại (0,00875m − 0,2) bị NO3− oxi hóa trong môi trường H+: 3Fe2+ + NO3− + 4H+ → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O (NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5).
H+ đã dùng để tan oxides: 6a + 2b = 0,02m ⟹ H+ dư = 1 − 0,02m. Vì phản ứng xảy ra hoàn toàn (H+ vừa đủ):
(4/3)(0,00875m − 0,2) = 1 − 0,02m ⟹ 0,0116667m − 0,26667 = 1 − 0,02m ⟹ 0,0316667m = 1,26667 ⟹ m = 40.
Thử lại với m = 40: a = 0,05; b = 0,25; c = 0,21875 (Fe2O3 = 8 g, FeO = 18 g, Cu = 14 g). Oxi: 2,4 + 4 = 6,4 g = 16% ✓. Cu dư = 14 − 3,2 = 10,8 g = 0,27·40 ✓. Fe2+ = 0,35 mol; H+ dư = 0,2 mol; 0,2 mol Fe2+ khử Ag+ và 0,15 mol Fe2+ còn lại cần đúng 0,2 mol H+ sinh 0,05 mol NO ✓. Vậy m = 40.
Gọi a, b, c lần lượt là số mol Fe2O3, FeO, Cu trong X (m gam).
(1) Oxi chiếm 16%: 48a + 16b = 0,16m ⟹ 3a + b = 0,01m.
(2) HCl dư nên Fe2O3, FeO tan hết: Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O; FeO + 2HCl → FeCl2 + H2O. Fe3+ (2a mol) oxi hóa Cu: 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2, nên Cu tan = a mol, Cu dư = (c − a)·64 = 0,27m.
(3) Bảo toàn khối lượng: 160a + 72b + 64c = m. Thay c = a + 0,27m/64 và b = 0,01m − 3a: 224a + 72b = 0,73m ⟹ 224a + 0,72m − 216a = 0,73m ⟹ a = 0,00125m; b = 0,00625m; c = 0,00546875m (tỉ lệ mol duy nhất).
Xét AgNO3 dư vào Y: toàn bộ Cl− (1 mol HCl ban đầu) kết tủa AgCl: 143,5 g. Khối lượng kết tủa Ag = 165,1 − 143,5 = 21,6 g ⟹ 0,2 mol Ag, sinh ra do Fe2+ + Ag+ → Fe3+ + Ag, tức 0,2 mol Fe2+ bị Ag+ oxi hóa.
Fe2+ tổng = 2a + b = 0,00875m mol. Phần Fe2+ còn lại (0,00875m − 0,2) bị NO3− oxi hóa trong môi trường H+: 3Fe2+ + NO3− + 4H+ → 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O (NO là sản phẩm khử duy nhất của N+5).
H+ đã dùng để tan oxides: 6a + 2b = 0,02m ⟹ H+ dư = 1 − 0,02m. Vì phản ứng xảy ra hoàn toàn (H+ vừa đủ):
(4/3)(0,00875m − 0,2) = 1 − 0,02m ⟹ 0,0116667m − 0,26667 = 1 − 0,02m ⟹ 0,0316667m = 1,26667 ⟹ m = 40.
Thử lại với m = 40: a = 0,05; b = 0,25; c = 0,21875 (Fe2O3 = 8 g, FeO = 18 g, Cu = 14 g). Oxi: 2,4 + 4 = 6,4 g = 16% ✓. Cu dư = 14 − 3,2 = 10,8 g = 0,27·40 ✓. Fe2+ = 0,35 mol; H+ dư = 0,2 mol; 0,2 mol Fe2+ khử Ag+ và 0,15 mol Fe2+ còn lại cần đúng 0,2 mol H+ sinh 0,05 mol NO ✓. Vậy m = 40.