Nung m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe(NO${}_3$)${}_2$, Fe(NO${}_3$)${}_3$ và FeCO${}_3$ trong bình kín (không có không khí). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn Y và khí Z có tỉ khối so với H${}_2$ là 22,5 (giả sử khí NO${}_2$ sinh ra không tham gia phản ứng nào khác). Cho Y tan hoàn toàn trong dung dịch kiềm 0,01 mol KNO${}_3$ và 0,15 mol H${}_2$SO${}_4$ (loãng), thu được dung dịch chỉ chứa 21,23 gam muối trung hòa của kim loại và hỗn hợp 2 khí có tỉ khối so với H${}_2$ là 8 (trong đó có một khí hóa nâu trong không khí). Giá trị của m là

Khi nung X:
$$\{\begin{array}{l}2N{O}_3^{-}\stackrel{t^0}{\to }2N{O}_2+\frac{1}{2}{O}_2+O_{oxit}^{2-}\\ xxx/4x/2\\ C{O}_3^{2-}\stackrel{t^0}{\to }C{O}_2+O_{oxit}^{2-}\\ xxx\end{array}$$

Giả sử hỗn hợp khí Z gồm có NO${}_2$ (46) và CO${}_2$ (44), lượng khí O${}_2$ sinh ra (x/4 mol) phản ứng hết với Fe và FeO.

- Dùng quy tắc được chéo tính nhanh được $n_{N{O}_2}=n_{C{O}_2}=x$ (mol)

(X) {Fe, Fe(NO${}_3$)${}_2$, Fe(NO${}_3$)${}_3$, FeCO${}_3$ (m gam)} $\stackrel{t^0}{\to }$ (Z) {CO${}_2$ (x), NO${}_2$ (x)} và (Y) {Fe, Fe${}^{2+}$, Fe${}^{3+}$, O${}^{2-}$} $(2.\frac{x}{4}+\frac{x}{2}+x=2x)$ + {K${}^{+}$ (0,01), NO${}_3^{-}$ (0,01), H${}^{+}$ (0,3), SO${}_4^{2-}$ (0,15)} $\stackrel{(2)}{\to }$ {K${}^{+}$ (0,01), SO${}_4^{2-}$ (0,15), Fe${}^{n+}$ (21,23 gam)} + hh T {NO (0,01), H${}_2$ (0,01)}

(M${}_T$ = 16 $\Rightarrow$ trong T có H${}_2$ $\Rightarrow$ NO${}_3^{-}$ hết, $n_{NO}=n_{N{O}_3^{-}}=0,01$).

Dùng quy tắc đường chéo cho hỗn hợp T ta được $n_{NO}=n_{H_2}=0,01$

Nhận xét: $m=m_{Fe}+m_{N{O}_3^{-}}+m_{C{O}_3^{2-}}$

* Tính m${}_{Fe}$ = 21,32 − (0,01.39) − (0,15.96) = 6,44 (g) (n${}_{Fe}$ = 0,115)

* Tính số mol $N{O}_3^{-}$, $C{O}_3^{2-}$.

Số mol ion $H^{+}$ tham gia phản ứng (2):
$n_{H^{+}}=2.n_{O^{2-}}+4.n_{NO}+2.n_{H_2}\Rightarrow 0,3=2.2x+4.0,01+2.0,01\iff x=0,06$

(kiểm tra lại, nếu Fe chuyển hết thành $F{e}^{3+}$ thì mol $O^{2-}$ cần là (0,115.3):2 = 0,1725 > 0,12 $\Rightarrow$ $O_2$ hết (phù hợp với giả sử trên)

$\Rightarrow$ m = 6,44 + (0,06.62) + (0,06.60) = 13,76 (g)

$\Rightarrow$ Chọn D.