Cho 7,488 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe, Fe₃O₄ và Fe(NO₃)₂ vào dung dịch chứa 0,3 mol HCl và 0,024 mol HNO₃, khuấy đều cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Y (không chứa NH₄⁺) và 0,032 mol hỗn hợp khí Z gồm NO và N₂O. Cho dung dịch AgNO₃ đến dư vào dung dịch Y, sau phản ứng thấy thoát ra 0,009 mol NO (sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵), đồng thời thu được 44,022 gam kết tủa. Phần trăm khối lượng Fe trong hỗn hợp X có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

Đáp án C

- Thêm AgNO₃ vào Y thấy tạo thêm NO chứng tỏ Y chứa Fe²⁺, H⁺ dư và không còn NO₃^-

=> Y + AgNO₃ có phản ứng:                       

Ag⁺ + Cl^- → AgCl

Ag⁺ + Fe²⁺ → Ag + Fe³⁺

Bảo toàn nguyên tố Cl: n_AgCl = n_Cl = 0,3 mol

Có: m_tủa = m_Ag + m_AgCl => m_Ag = 44,022 – 143,5.0,3 = 0,972 g

=> n_Ag = 0,009 mol

Bảo toàn electron: n_Fe2+ = 3n_NO + n_Ag = 3.0,009 + 0,009 = 0,036 mol

n_{H+ dư} = 4n_NO = 0,036 mol

Vậy dung dịch Y chứa Fe²⁺(0,036 mol) ; H⁺ (0,036 mol) ; Cl^- (0,3 mol) và Fe³⁺

Bảo toàn điện tích: 2n_Fe2+ + 3n_Fe3+ + n_H+ = n_Cl- => n_Fe3+ = 0,064 mol

Đặt số mol Fe, Fe₃O₄, Fe(NO₃)₂ lần lượt là a, b, c.

Có: m_X = 56a + 232b + 180c = 7,488 ⁽¹⁾

Bảo toàn Fe: n_Fe = a + 3b + c = n_Fe2+ + n_Fe3+ = 0,1 mol⁽²⁾

n_{H+ pứ} = n_{HCl bđ} + n_HNO3 – n_H+(Y) = 0,3 + 0,024 – 0,036 = 0,288 mol

Bảo toàn H: n_H2O = ½ n_{H+ pứ} = 0,144 mol

Bảo toàn O: 4n_Fe3O4 + 6n_Fe(NO3)2 + 3n_HNO3 = n_H2O + n_NO + n_N2O

=> 4b + 6c = 0,104 mol⁽³⁾

Từ (1,2,3) => a = 0,05 ; b = 0,014 ; c = 0,008

=> %m_Fe = 56.0,05/7,488 = 37,4% (Gần nhất với giá trị 37,8%)