Google
Câu hỏi: Hoà tan hết 31,36 gam hỗn hợp rắn X gồm Mg, Fe, Fe3O4 và FeCO3 vào dung dịch chứa H2SO4 và NaNO3, thu được 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí Y (gồm CO2, NO, N2, H2) có khối lượng 5,14 gam và dung dịch Z chỉ chứa các muối trung hoà. Dung dịch Z phản ứng tối đa với 1,285 mol NaOH, thu được 46,54 gam kết tủa, dung dịch T và 0,56 lít khí (đktc). Nếu cho Z tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thì thu được 166,595 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần trăm khối lượng Fe3O4 trong X là
A. 29,59%.
B. 36,99%.
C. 44,39%.
D. 14,80%.
A. 29,59%.
B. 36,99%.
C. 44,39%.
D. 14,80%.
${{n}_{BaS{{O}_{4}}}}=0,715 mol; {{n}_{NH_{4}^{+}}}={{n}_{N{{H}_{3}}}}=0,025 mol; {{n}_{O{{H}^{-}}}}=1,285 mol$
Sơ đồ phản ứng:
$X\left\{ \begin{aligned}
& Mg \\
& Fe \\
& F{{e}_{3}}{{O}_{4}} \\
& FeC{{O}_{3}} \\
\end{aligned} \right.\xrightarrow{+{{H}_{2}}S{{O}_{4}},NaN{{O}_{3}}}\left\{ \begin{aligned}
& Z:F{{e}^{3+}},M{{g}^{2+}},N{{a}^{+}},SO_{4}^{2-},NH_{4}^{+}\left\langle \begin{aligned}
& \xrightarrow{+NaOH}\left\{ \begin{aligned}
& Fe{{(OH)}_{3}},Mg{{(OH)}_{2}}\downarrow \\
& N{{H}_{3}}\uparrow \\
& T:N{{a}^{+}},SO_{4}^{2-} \\
\end{aligned} \right. \\
& \xrightarrow{+BaC{{l}_{2}}}BaS{{O}_{4}}\downarrow \\
\end{aligned} \right. \\
& Y:C{{O}_{2}},NO,{{N}_{2}},{{H}_{2}} \\
& \\
& {{H}_{2}}O \\
\end{aligned} \right.$
Xét phản ứng Z + NaOH:
Bảo toàn điện tích trong dung dịch T: ${{n}_{N{{a}^{+}}(T)}}=2{{n}_{SO_{4}^{2-}}}=0,715.2=1,43 mol$
Bảo toàn nguyên tố Na: ${{n}_{NaN{{O}_{3}}}}={{n}_{N{{a}^{+}}(Z)}}={{n}_{N{{a}^{+}}(T)}}-{{n}_{NaOH}}=1,43-1,285=0,145 mol$
Mặt khác: ${{n}_{N{{H}_{3}}}}={{n}_{NH_{4}^{+}}}=0,025 mol\to {{n}_{O{{H}^{-}}(ket . tua)}}=1,285-0,025=1,26 mol$
$\to {{m}_{Fe}}+{{m}_{Mg}}={{m}_{ket. tua}}-{{m}_{OH (ket.tua)}}=46,54-1,26.17=25,12 gam$
Ta có: ${{m}_{Z}}={{m}_{N{{a}^{+}}}}+{{m}_{F{{e}^{2+}},M{{g}^{2+}}}}+{{m}_{NH_{4}^{+}}}+{{m}_{SO_{4}^{2-}}}=0,145.23+25,12+0,025.18+0,715.96=97,545 gam$
Bảo toàn khối lượng: ${{m}_{X}}+{{m}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}+{{m}_{NaN{{O}_{3}}}}={{m}_{Z}}+{{m}_{Y}}+{{m}_{{{H}_{2}}O}}$
$\to {{m}_{{{H}_{2}}O}}=31,36+0,715.98+0,145.85-97,545-5,14=11,07 gam$
$\to {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,615 mol$
Bảo toàn nguyên tố H: $2{{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}=4{{n}_{NH_{4}^{+}}}+2{{n}_{{{H}_{2}}O}}+2{{n}_{{{H}_{2}}}}$
$\to {{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{1}{2}(0,715.2-0,615.2-0,025.4)=0,05 mol$
Bảo toàn nguyên tố N: ${{n}_{NaN{{O}_{3}}}}={{n}_{NH_{4}^{+}}}+2{{n}_{{{N}_{2}}}}+{{n}_{NO}}\to 2{{n}_{{{N}_{2}}}}+{{n}_{NO}}=0,145-0,025=0,12 mol(*)$
Mặt khác: ${{n}_{{{N}_{2}}}}+{{n}_{NO}}+{{n}_{C{{O}_{2}}}}={{n}_{Y}}-{{n}_{{{H}_{2}}}}=0,2-0,05=0,15 mol (**)$
Lại có: ${{m}_{Y}}={{m}_{{{N}_{2}}}}+{{m}_{NO}}+{{m}_{C{{O}_{2}}}}+{{m}_{{{H}_{2}}}}\to 28{{n}_{{{N}_{2}}}}+30{{n}_{NO}}+44{{n}_{CO2}}=5,14-0,05.2=5,04 gam (***)$
Từ (*), (**), (***) suy ra: ${{n}_{{{N}_{2}}}}=0,01 mol, {{n}_{NO}}=0,1 mol, {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,04 mol$
$\to {{n}_{FeC{{O}_{3}}}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,04 mol$
Ta có: ${{m}_{(O)F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}={{m}_{X}}-{{m}_{Mg,Fe}}-{{m}_{CO_{3}^{2-}}}=31,36-25,12-0,04.60=3,84 gam$
$\to {{n}_{(O)F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}=0,24 mol\to {{n}_{F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}=0,06 mol$
$\to \%{{m}_{F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}=\dfrac{0,06.232}{31,36}.100\%=44,39\%$
Sơ đồ phản ứng:
$X\left\{ \begin{aligned}
& Mg \\
& Fe \\
& F{{e}_{3}}{{O}_{4}} \\
& FeC{{O}_{3}} \\
\end{aligned} \right.\xrightarrow{+{{H}_{2}}S{{O}_{4}},NaN{{O}_{3}}}\left\{ \begin{aligned}
& Z:F{{e}^{3+}},M{{g}^{2+}},N{{a}^{+}},SO_{4}^{2-},NH_{4}^{+}\left\langle \begin{aligned}
& \xrightarrow{+NaOH}\left\{ \begin{aligned}
& Fe{{(OH)}_{3}},Mg{{(OH)}_{2}}\downarrow \\
& N{{H}_{3}}\uparrow \\
& T:N{{a}^{+}},SO_{4}^{2-} \\
\end{aligned} \right. \\
& \xrightarrow{+BaC{{l}_{2}}}BaS{{O}_{4}}\downarrow \\
\end{aligned} \right. \\
& Y:C{{O}_{2}},NO,{{N}_{2}},{{H}_{2}} \\
& \\
& {{H}_{2}}O \\
\end{aligned} \right.$
Xét phản ứng Z + NaOH:
Bảo toàn điện tích trong dung dịch T: ${{n}_{N{{a}^{+}}(T)}}=2{{n}_{SO_{4}^{2-}}}=0,715.2=1,43 mol$
Bảo toàn nguyên tố Na: ${{n}_{NaN{{O}_{3}}}}={{n}_{N{{a}^{+}}(Z)}}={{n}_{N{{a}^{+}}(T)}}-{{n}_{NaOH}}=1,43-1,285=0,145 mol$
Mặt khác: ${{n}_{N{{H}_{3}}}}={{n}_{NH_{4}^{+}}}=0,025 mol\to {{n}_{O{{H}^{-}}(ket . tua)}}=1,285-0,025=1,26 mol$
$\to {{m}_{Fe}}+{{m}_{Mg}}={{m}_{ket. tua}}-{{m}_{OH (ket.tua)}}=46,54-1,26.17=25,12 gam$
Ta có: ${{m}_{Z}}={{m}_{N{{a}^{+}}}}+{{m}_{F{{e}^{2+}},M{{g}^{2+}}}}+{{m}_{NH_{4}^{+}}}+{{m}_{SO_{4}^{2-}}}=0,145.23+25,12+0,025.18+0,715.96=97,545 gam$
Bảo toàn khối lượng: ${{m}_{X}}+{{m}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}+{{m}_{NaN{{O}_{3}}}}={{m}_{Z}}+{{m}_{Y}}+{{m}_{{{H}_{2}}O}}$
$\to {{m}_{{{H}_{2}}O}}=31,36+0,715.98+0,145.85-97,545-5,14=11,07 gam$
$\to {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,615 mol$
Bảo toàn nguyên tố H: $2{{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}=4{{n}_{NH_{4}^{+}}}+2{{n}_{{{H}_{2}}O}}+2{{n}_{{{H}_{2}}}}$
$\to {{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{1}{2}(0,715.2-0,615.2-0,025.4)=0,05 mol$
Bảo toàn nguyên tố N: ${{n}_{NaN{{O}_{3}}}}={{n}_{NH_{4}^{+}}}+2{{n}_{{{N}_{2}}}}+{{n}_{NO}}\to 2{{n}_{{{N}_{2}}}}+{{n}_{NO}}=0,145-0,025=0,12 mol(*)$
Mặt khác: ${{n}_{{{N}_{2}}}}+{{n}_{NO}}+{{n}_{C{{O}_{2}}}}={{n}_{Y}}-{{n}_{{{H}_{2}}}}=0,2-0,05=0,15 mol (**)$
Lại có: ${{m}_{Y}}={{m}_{{{N}_{2}}}}+{{m}_{NO}}+{{m}_{C{{O}_{2}}}}+{{m}_{{{H}_{2}}}}\to 28{{n}_{{{N}_{2}}}}+30{{n}_{NO}}+44{{n}_{CO2}}=5,14-0,05.2=5,04 gam (***)$
Từ (*), (**), (***) suy ra: ${{n}_{{{N}_{2}}}}=0,01 mol, {{n}_{NO}}=0,1 mol, {{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,04 mol$
$\to {{n}_{FeC{{O}_{3}}}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}=0,04 mol$
Ta có: ${{m}_{(O)F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}={{m}_{X}}-{{m}_{Mg,Fe}}-{{m}_{CO_{3}^{2-}}}=31,36-25,12-0,04.60=3,84 gam$
$\to {{n}_{(O)F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}=0,24 mol\to {{n}_{F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}=0,06 mol$
$\to \%{{m}_{F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}=\dfrac{0,06.232}{31,36}.100\%=44,39\%$
Đáp án C.