Hòa tan hết 13,04 gam hỗn hợp X gồm Fe₃O₄, Fe và Al (trong đó Al chiếm 27/163 về khối lượng) bằng 216,72 gam dung dịch HNO₃ 25% (dùng dư), thu được 228,64 gam dung dịch Y và thoát ra một chất khí N₂ duy nhất. Để tác dụng tối đa các chất trong dung dịch Y cần 0,85 mol KOH. Nếu cô cạn dung dịch Y thu được chất rắn T. Nung T đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn. Giá trị m gần nhất với:A. 15,8.      B. 16,9.       C. 14,6.       D. 17,7.

Đáp án B

m_Al = 13,04.27/163 = 2,16g => n_Al = 2,16: 27 = 0,08 mol

m_HNO3 = 216,72.25% = 54,18g => n_HNO3 = 54,18: 63 = 0,86 mol

- Giả sử dung dịch Y có NH₄⁺, ta có sơ đồ sau:

Bảo toàn khối lượng: m_X + m_{dd HNO3} = m_{dd Y} + m_N2

=> m_N2 = 13,04 + 216,72 – 228,64 = 1,12g => n_N2 = 1,12: 28 = 0,04 mol

Bảo toàn nguyên tố Al: n_Al = n_KAlO2 = 0,08 mol

Bảo toàn nguyên tố K: n_KOH = n_KAlO2 + n_KNO3 => n_KNO3 = 0,85 – 0,08 = 0,77 mol

Bảo toàn nguyên tố N: n_HNO3 = n_NO3(Y) + n_NH4 + 2n_N2. Mà n_NO3(Y) = n_KNO3 = 0,77 mol

=> n_NH4 = 0,86 – 0,77 – 2.0,04 = 0,01 mol

Gọi số mol Fe₃O₄ và Fe lần lượt là x và y

Bảo toàn electron: n_Fe3O4 + 3n_Fe + 3n_Al = 8n_NH4 + 10n_N2 (Với Fe₃O₄: 3Fe^+8/3 → 3Fe³⁺ + 1e)

=> x + 3y = 8.0,01 + 10.0,04 – 3.0,08

=> x + 3y = 0,24 mol ⁽¹⁾

Lại có: m_X = 13,04 = m_Fe3O4 + m_Fe + m_Al => 232x + 56y = 13,04 – 0,08.27 = 10,88g ⁽²⁾

Từ (1,2) => x = 0,03 ; y = 0,07 mol

- Xét sơ đồ phản ứng trên,Chất rắn T gồm Fe₂O₃ và Al₂O₃.

Bảo toàn nguyên tố:   n_Fe2O3 = ½ (n_Fe + 3n_Fe3O4) = 0,08 mol

                                    n_Al2O3 = ½ n_Al = 0,04 mol

=> m = m_Fe2O3 + m_Al2O3 = 0,08.160 + 0,04.102 = 16,88g (Gần nhất với giá trị 16,9g)