Cho 27,04 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe, FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ và Fe(NO₃)₂ vào dung dịch chứa 0,88 mol HCl và 0,04 mol HNO₃, khuấy đều cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y (không chứa ion NH₄⁺) và 0,12 mol hỗn hợp khí Z gồm NO₂ và N₂O. Cho dung dịch AgNO₃ đến dư vào dung dịch Y, thấy thoát ra 0,02 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất); đồng thời thu được 133,84 gam kết tủa. Biết tỷ lệ mol của FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ trong X lần lượt là 3 : 2 : 1. Phần trăm khối lượng của Fe có trong hỗn hợp ban đầu gần nhất với giá trị nào sau đây?

Đáp án : A

Dd Y + dd AgNO₃:

3Fe²⁺ +         4H⁺ +         NO₃ ^– → 3 Fe³⁺ +      NO + 2H₂O

0,06←            0,08←         0,02 ←                    0,02

Kết tủa gồm AgCl và Ag. Trong đó: n _AgCl = n _HCl = 0,88 mol

=> m _Ag = 133,84 – 0,88. 143,5 = 7,56 gam

=> n _Ag = 0,07 mol

Fe²⁺ +           Ag⁺ →            Fe³⁺ +            Ag

0,07←            0,07                0,07                0,07

=> ∑ n _{Fe2+ (ddY)} = 0,06 + 0,07 = 0,13 mol

n _{H+ dư (ddY)} = 0,08 mol

=> dd Y gồm Fe+ ; Fe³⁺; H⁺ và Cl ^–

Bảo toàn điện tích trong dd có: 2 n _Fe2+ + 3n _Fe3+ + n _H+ = n _{Cl –}

<=> 3 n _Fe3+ = 0,88 – 2. 0,13 – 0,08 = 0,54 mol

<=> n _Fe3+ = 0,18 mol

Mặt khác, có ∑ n _{H+ bđ} = 0,88 + 0,04 = 0,92 mol

=> n _{H+ p.ư} = 2. n _H2O = 0,84 mol

=> n _H2O = 0,42 mol

X +      HCl +           HNO₃     → Muối + axit dư + khí + H₂O

       (0,88 mol)      (0,04 mol)

BTKL => m _khí          = 27,04 + 0,88. 36,5 + 0,04. 63 – 0,42. 18 – 0,31. 56 – 0,08 – 0,88. 35,5 = 5,44 gam

Gọi n _N2O = x mol; n _NO = y mol

BT nguyên tố N: có n _{N [Fe(NO3)2]} +  n _N(HNO3) = n _{N(sp khử)}

=> 2. n _Fe(NO3)2 + 0,04 = 0,04. 2 + 0,08 = 0,16

=> n _Fe(NO3)2 = 0,06 mol

=> m _Fe + m _FeO + m _Fe2O3 + m _{Fe3O4 (hhX)} = 27,04 – 0,06. 180 = 16,24 gam (I)

Mặt khác, n _FeO : _Fe3O4 : n _Fe2O3 = 3: 2: 1

=> Đặt n _Fe2O3 = a => n _Fe3O4 = 2a và n _FeO = 3a

Đặt n _Fe = b

Theo (I) => 56b + 840 a = 16,24  (1)

∑ n _Fe(I) = 0,31 – 0,06 = 0,25  <=> b + 11a = 0,25 (2)

Từ (1) và (2) => a = 0,01 và b = 0,14 mol

=> % m _Fe = (0,14. 56) : 27,04 = 28,99%