Google
Câu hỏi: Hòa tan hết 11,1 gam hỗn hợp Fe và Cu trong 94,5 gam dung dịch HNO3 48% thu được dung dịch X (không chứa muối amoni). Cho X phản ứng với 300ml dung dịch hỗn hợp NaOH 1M và KOH 0,5M, thu được kết tủa Y và dung dịch Z. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 15 gam hỗn hợp gồm Fe2O3 và CuO. Cô cạn Z thu được hỗn hợp chất rắn khan T. Nung T đến khối lượng không đổi, thu được 32,145 gam hỗn hợp chất rắn. Nồng độ phần trăm của Fe(NO3)3 trong X có giá trị gần nhất với
A. 15,5
B. 8,0
C. 8,5
D. 7,5
A. 15,5
B. 8,0
C. 8,5
D. 7,5
Ta có: $\left\{ \begin{aligned}
& 11,1 gam\left\{ \begin{aligned}
& Fe:\alpha mol \\
& Cu:\beta mol \\
\end{aligned} \right. \\
& \to 15 gam\left\{ \begin{aligned}
& F{{e}_{2}}{{O}_{3}}:0,5\alpha mol \\
& CuO:\beta mol \\
\end{aligned} \right. \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& 56\alpha +64\beta =11,1 \\
& 80\alpha +80\beta =15 \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& \alpha =0,075 \\
& \beta =0,1125 \\
\end{aligned} \right.$
${{n}_{HN{{O}_{3}}}}=0,72 mol;{{n}_{NaOH}}=0,3 mol;{{n}_{KOH}}=0,15 mol$
Nếu nung T chỉ thu được NaNO2 và KNO2
$\to {{m}_{C\text{R}}}=0,3\times 69+0,15\times 85={{33,45}^{gam}}>{{32,145}^{gam}}\to T$ có kiềm dư.
Hỗn hợp T sau khi nung có ${{0,3}^{mol}}N{{a}^{+}};{{0,15}^{mol}}{{K}^{+}};{{a}^{mol}}NO_{2}^{-};{{b}^{mol}}O{{H}^{-}}$
$\left\{ \begin{aligned}
& BT\text{D}T:a\times 1+b\times 1=0,3\times 1+0,15\times 1 \\
& {{m}_{C\text{R}}}=0,3\times 23+0,15\times 39+46\text{a}+17b=32,145 \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& a=0,405 \\
& b=0,045 \\
\end{aligned} \right.$
${{n}_{NO_{3}^{-}tao muoi}}={{n}_{NO_{2}^{-}}}={{0,405}^{mol}}<3{{n}_{F\text{e}}}+2{{n}_{Cu}}$
$\to $ HNO3 hết, sản phẩm chứa đồng thời $F{{\text{e}}^{2+}}$ và $F{{\text{e}}^{3+}}$
Gọi $\left\{ \begin{aligned}
& {{x}^{mol}}F{{\text{e}}^{2+}} \\
& {{y}^{mol}}F{{\text{e}}^{3+}} \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{F\text{e}}}=x+y=0,075 \\
& BT\text{D}T:2\times \text{x}+3\times y+2\times 0,1125=1\times 0,405 \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& x=0,045 \\
& y=0,03 \\
\end{aligned} \right.$
Xem trong sản phẩm khử là khí thoát ra chứa N và O (nếu có)
Ta có ${{n}_{N}}={{n}_{HN{{O}_{3}}}}-{{n}_{NO_{3}^{-}tao muoi}}=0,72-0,405={{0,315}^{mol}}$
Ta có các bán phản ứng:
$F\text{e}\xrightarrow{{}}F{{\text{e}}^{2+}}+2\text{e}$
$F\text{e}\xrightarrow{{}}F{{\text{e}}^{3+}}+3\text{e}$
$Cu\xrightarrow{{}}C{{u}^{2+}}+2\text{e}$ $\overset{+5}{\mathop{N}} +5\text{e}\xrightarrow{{}}N$
${{O}^{2-}}\xrightarrow{{}}O+2\text{e}$
BT electron: $0,045\times 2+0,03\times 3+0,1125\times 2+2\times {{n}_{O}}=0,315\times 5\to {{n}_{O}}={{0,585}^{mol}}$
${{m}_{dd X}}={{m}_{hh F\text{e},Cu}}+{{m}_{ddHN{{O}_{3}}}}-{{m}_{N}}-{{m}_{O}}=11,1+94,5-0,315\times 14-0,585\times 16={{91,83}^{gam}}$
$C{{\%}_{F\text{e}{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}}}=\dfrac{0,03\times 242}{91,83}\times 100\%=7,9\%$
& 11,1 gam\left\{ \begin{aligned}
& Fe:\alpha mol \\
& Cu:\beta mol \\
\end{aligned} \right. \\
& \to 15 gam\left\{ \begin{aligned}
& F{{e}_{2}}{{O}_{3}}:0,5\alpha mol \\
& CuO:\beta mol \\
\end{aligned} \right. \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& 56\alpha +64\beta =11,1 \\
& 80\alpha +80\beta =15 \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& \alpha =0,075 \\
& \beta =0,1125 \\
\end{aligned} \right.$
${{n}_{HN{{O}_{3}}}}=0,72 mol;{{n}_{NaOH}}=0,3 mol;{{n}_{KOH}}=0,15 mol$
Nếu nung T chỉ thu được NaNO2 và KNO2
$\to {{m}_{C\text{R}}}=0,3\times 69+0,15\times 85={{33,45}^{gam}}>{{32,145}^{gam}}\to T$ có kiềm dư.
Hỗn hợp T sau khi nung có ${{0,3}^{mol}}N{{a}^{+}};{{0,15}^{mol}}{{K}^{+}};{{a}^{mol}}NO_{2}^{-};{{b}^{mol}}O{{H}^{-}}$
$\left\{ \begin{aligned}
& BT\text{D}T:a\times 1+b\times 1=0,3\times 1+0,15\times 1 \\
& {{m}_{C\text{R}}}=0,3\times 23+0,15\times 39+46\text{a}+17b=32,145 \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& a=0,405 \\
& b=0,045 \\
\end{aligned} \right.$
${{n}_{NO_{3}^{-}tao muoi}}={{n}_{NO_{2}^{-}}}={{0,405}^{mol}}<3{{n}_{F\text{e}}}+2{{n}_{Cu}}$
$\to $ HNO3 hết, sản phẩm chứa đồng thời $F{{\text{e}}^{2+}}$ và $F{{\text{e}}^{3+}}$
Gọi $\left\{ \begin{aligned}
& {{x}^{mol}}F{{\text{e}}^{2+}} \\
& {{y}^{mol}}F{{\text{e}}^{3+}} \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{F\text{e}}}=x+y=0,075 \\
& BT\text{D}T:2\times \text{x}+3\times y+2\times 0,1125=1\times 0,405 \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& x=0,045 \\
& y=0,03 \\
\end{aligned} \right.$
Xem trong sản phẩm khử là khí thoát ra chứa N và O (nếu có)
Ta có ${{n}_{N}}={{n}_{HN{{O}_{3}}}}-{{n}_{NO_{3}^{-}tao muoi}}=0,72-0,405={{0,315}^{mol}}$
Ta có các bán phản ứng:
$F\text{e}\xrightarrow{{}}F{{\text{e}}^{2+}}+2\text{e}$
$F\text{e}\xrightarrow{{}}F{{\text{e}}^{3+}}+3\text{e}$
$Cu\xrightarrow{{}}C{{u}^{2+}}+2\text{e}$ $\overset{+5}{\mathop{N}} +5\text{e}\xrightarrow{{}}N$
${{O}^{2-}}\xrightarrow{{}}O+2\text{e}$
BT electron: $0,045\times 2+0,03\times 3+0,1125\times 2+2\times {{n}_{O}}=0,315\times 5\to {{n}_{O}}={{0,585}^{mol}}$
${{m}_{dd X}}={{m}_{hh F\text{e},Cu}}+{{m}_{ddHN{{O}_{3}}}}-{{m}_{N}}-{{m}_{O}}=11,1+94,5-0,315\times 14-0,585\times 16={{91,83}^{gam}}$
$C{{\%}_{F\text{e}{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}}}=\dfrac{0,03\times 242}{91,83}\times 100\%=7,9\%$
Đáp án B.