Cho `42,8` gam hỗn hợp X gồm `Fe`, `FeO`, `Fe_2O_3` vào `250` gam dung dịch `H_2SO_4` `19,6%` thu được V lít khí `H_2` (đktc), dd Y và `8,4` gam chất rắn chỉ có `Fe` dư. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. - Tính `%` khối lượng các chất trong X biết trong X số mol `FeO` và `Fe_2O_3` bằng nhau. - Tính V và nồng độ `%` của muối trong dd Y. - Đun nóng dd Y một thời gian thu được `152` gam dd muối có nồng độ `40%` và `27,8` gam muối kết tinh. Xác định công thức muối kết tinh.

Đáp án:

`-` Phần trăm khối lượng các chất trong X:
$\rm \%m_{FeO} = 16,82\%$
$\rm \%m_{Fe_2O_3} = 37,38\%$
$\rm \%m_{Fe} = 45,8\%$
`-` Giá trị của V và nồng độ phần trăm của muối trong dd Y
$\rm V = 2,24(l)$

$\rm C\%_{FeSO_4} = 26,74\%$

`-` CTHH của muối kết tinh: $\rm FeSO_4.7H_2O$

Giải thích các bước giải:

$\rm n_{H_2SO_4} = \dfrac{250.19,6\%}{98} = 0,5(mol)$

Gọi $\rm n_{FeO} = n_{Fe_2O_3} = a(mol)$
$\rm PTHH:$
$\rm FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O(1)$
$\rm Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O(2)$
$\rm Fe + Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow 3FeSO_4(3)$
$\rm Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2(4)$

Theo PT $\rm (2):n_{Fe_2(SO_4)_3} = n_{Fe_2O_3} = a(mol)$
Theo PT $\rm (3):n_{Fe(3)} = n_{Fe_2(SO_4)_3} = a(mol)$
Gọi $\rm n_{Fe(4)} = b(mol)$
$\rm \Rightarrow 72a + 160a + 56a + 56a + 56b = 42,8 - 8,4$
$\rm \Rightarrow 288a + 56b = 34,4(*)$
$\rm \xrightarrow{\text{BTNT S}} n_{FeSO_4} = n_{H_2SO_4} = 0,5(mol)$
$\rm \xrightarrow{\text{BTNT Fe}} n_{FeSO_4} = n_{FeO} + 2n_{Fe_2O_3} + n_{Fe(3)} + n_{Fe(4)}$

$\rm \Rightarrow 4a + b = 0,5(**)$
Từ $\rm (*),(**) \Rightarrow a = b = 0,1$

$\rm \%m_{FeO} = \dfrac{0,1.72}{42,8}.100\% = 16,82\%$
$\rm \%m_{Fe_2O_3} = \dfrac{0,1.160}{42,8}.100\% = 37,38\%$
$\rm \%m_{Fe} = 100\% - 16,82\% - 37,38\% = 45,8\%$
Theo PT $\rm (4):n_{H_2} = n_{Fe(4)} = 0,1(mol)$

$\rm V = V_{H_2} = 0,1.22,4 = 2,24(l)$
$\rm m_{dd} = 42,8 + 250 - 0,1.2 - 8,4 = 284,2(g)$
$\rm C\%_{FeSO_4} = \dfrac{0,5.152}{284,2}.100\% = 26,74\%$
$\rm n_{FeSO_4(\text{còn lại})} = \dfrac{152.40\%}{152} = 0,4(mol)$
$\rm n_{FeSO_4(\text{kết tinh})} = 0,5 - 0,4 = 0,1(mol)$
Đặt CTHH của muối kết tinh là $\rm FeSO_4.nH_2O$
$\rm n_{FeSO_4.nH_2O} = n_{FeSO_4(\text{kết tinh})} = 0,1(mol)$
$\rm M_{FeSO_4.nH_2O} = \dfrac{27,8}{0,1} = 278(g/mol)$
$\rm \Rightarrow n = \dfrac{278-152}{18} = 7(TM)$
Vậy CTHH của muối kết tinh là $\rm FeSO_4.7H_2O$