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

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

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

⟹ 232x + 116y = 25,52 (1)

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

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

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

^{$\frac{1}{2}Z\left\{\begin{array}{l}F\text{e}:1,5\text{x}+0,5y\\ O:2\text{x}+1,5y-0,2\end{array}\right.+H_{2}S{O}_4\to \left\{\begin{array}{l}F{e}^{2+}:\frac{1,5\text{x}+0,5y}{3}\\ F{\text{e}}^{3+}:\frac{3\text{x}+y}{3}\end{array}\right.+S{O}_2:0,15+H_{2}O$}

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

⟹ $\frac{1,5x+0,5y}{3}$  + $\frac{3x+y}{3}$  = 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 $\left\{\begin{array}{l}Fe:0,15\\ O:0,05\end{array}\right.$

- Phần 2: $\left\{\begin{array}{l}Fe:0,15\\ O:0,05\end{array}\right.+ddHN{O}_3\to \left\{\begin{array}{l}Fe{\left(N{O}_3\right)}_2:a\\ Fe{\left(N{O}_3\right)}_3:b\end{array}\right.+NO:0,1+H_{2}O$

+) 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%.