Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ thu được hỗn hợp X gồm CO₂, CO, H₂, H₂O. Dẫn X đi qua 25,52 gam hỗn hợp Y gồm FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ và FeCO₃ (trong Y có m_FeO : m_Fe2O3 = 9 : 20), nung nóng thu được chất rắn Z gồm Fe, FeO, Fe₃O₄; hơi nước và 0,2 mol CO₂. Chia Z thành 2 phần bằng nhau:

- Phần 1: Hòa tan hết trong 200 gam dung dịch chứa t (mol) HNO₃ thu được 0,1 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất) và dung dịch T.

- Phần 2: Hòa tan hết trong dung dịch H₂SO₄ đặc nóng, thu được dung dịch G chứa hai muối có số mol bằng nhau và 0,15 mol khí SO₂ duy nhất.

Nồng độ phần trăm của muối Fe(NO₃)₃ trong T là:

Đáp án C

Phương pháp giải:

Kết hợp các phương pháp: quy đổi, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron.

Giải chi tiết:

Theo đề m_FeO : m_Fe2O3 = 9 : 20 ⟹ n_FeO : n_Fe2O3 = 1 : 1

⟹ có thể coi hỗn hợp FeO, Fe₂O₃ tỉ lệ mol 1 : 1 thành Fe₃O₄.

⟹ coi Y gồm Fe₃O₄ và FeCO₃

Ta thấy lượng H₂O ban đầu và sau khi nung không đổi nên bỏ qua sự tham gia của H₂O.

$\mathrm{C}+\underset{25,52\left(\mathrm{g}\right)}{\mathrm{Y}}\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4:\mathrm{x}\\ {\mathrm{FeCO}}_3:\mathrm{y}\end{array}\to \mathrm{Z}\left\{\begin{array}{l}\mathrm{Fe}: 3\mathrm{x}+\mathrm{y}\\ \mathrm{O}: 4\mathrm{x}+3\mathrm{y}-0,4(\mathrm{BTNT}.\mathrm{O})\end{array}+{\mathrm{CO}}_2:0,2\right.\right.$

⟹ 232x + 116y = 25,52 (1)

- Phần 2: Cho ½ Z tác dụng với H₂SO₄ đặc, dư:

½ Z chứa $\left\{\begin{array}{l}\mathrm{Fe}: 1,5\mathrm{x}+0,5\mathrm{y}\\ \mathrm{O}: 2\mathrm{x}+1,5\mathrm{y}-0,2\end{array}\right.$

2 muối thu được là FeSO₄ và Fe₂(SO₄)₃ có số mol bằng nhau ⟹ n_Fe³⁺ = 2n_Fe²⁺

^{$\frac{1}{2}\mathrm{Z}\left\{\begin{array}{l}\mathrm{Fe}: 1,5\mathrm{x}+0,5\mathrm{y}\\ \mathrm{O}: 2\mathrm{x}+1,5\mathrm{y}-0,2\end{array}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4\to \left\{\begin{array}{l}{\mathrm{Fe}}^{2+}:\frac{1,5\mathrm{x}+0,5\mathrm{y}}{3}\\ {\mathrm{Fe}}^{3+}:\frac{3\mathrm{x}+\mathrm{y}}{3}\end{array}+{\mathrm{SO}}_2:0,15+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\right.\right.$}

Áp dụng bảo toàn e: 2n_Fe²⁺ + 3n_Fe³⁺ = 2n_O + 2n_SO2

⟹ $\frac{1,5\mathrm{x}+0,5\mathrm{y}}{3}+\frac{3x+y}{3}$ +  = 2.(2x + 1,5y - 0,2) + 2.0,15 (2)

Giải hệ (1) (2) được x = 0,08 và y = 0,06.

⟹ ½ Z chứa $\left\{\begin{array}{l}\mathrm{Fe}:0,15\\ \mathrm{O}:0,05\end{array}\right.$

- Phần 2: $\left\{\begin{array}{l}\mathrm{Fe}: 0,15\\ \mathrm{O}: 0,05\end{array}+\mathrm{dd} {\mathrm{HNO}}_3\to \left\{\begin{array}{l}\mathrm{Fe}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_2:\mathrm{a}\\ \mathrm{Fe}{\left(\mathrm{NO}3\right)}_3:\mathrm{b}\end{array}+\mathrm{NO}:0,1+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\right.\right.$

+) BTNT Fe → a + b = 0,15

+) Áp dụng bảo toàn e: 2n_Fe²⁺ + 3n_Fe³⁺ = 2n_O + 3n_NO → 2a + 3b = 2.0,05 + 3.0,1

Giải hệ trên được a = 0,05; b = 0,1.

Mà m_{dd sau pư} = 0,15.56 + 0,05.16 + 200 - 0,1.30 = 206,2 gam.

⟹ C%_Fe(NO3)3 = (0,1.242/206,2).100% = 11,74%.