Cho hỗn hợp X gồm FeCO3 và FexOy Nung 6,96 gam hỗn hợp X trong oxi dư tới khi khối lượng không đổi thu được hỗn hợp khí A và 6 gam Fe2O3 . Cho khí A vào 1 lit dung dịch Ca(OH)2 0,02M thấy có 1 game kết tủa tạo thành . Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn . Xác định công thức phân tử của FexOy

Đáp án:

`Fe_3O_4`

Giải thích các bước giải:

`PTHH:`

$4FeCO_3 + O_2 \xrightarrow{t^o} 2Fe_2O_3 + 4CO_2$

$4Fe_xO_y + (3x-2y)O_2 \xrightarrow{t^o} 2xFe_2O_3$

`Ca(OH)_2 + CO_2 -> CaCO_3 + H_2O`

`Ca(OH)_2 + 2CO_2 -> Ca(HCO_3)_2`

`n_{Ca(OH)_2} = 0,02.1 = 0,02(mol)`

`n_{CaCO_3} = 1/(100) = 0,01(mol)`

`n_{Fe_2O_3} = 6/(160) = 0,0375(mol0`

Vì `n_{CaCO_3} < n_{Ca(OH)_2} ->` Ta có `2` trường hợp:

`-` Xét trường hợp `1:` Kết tủa chưa bị hòa tan

Bảo toàn `C: n_{FeCO_3} = n_{CaCO_3} = 0,01(mol)`

`-> m_{Fe_xO_y} = 6,96 - 0,01.116 = 5,8(g)`

Bảo toàn `Fe: x.n_{Fe_xO_y} + n_{FeCO_3} = 2n_{Fe_2O_3}`

`-> n_{Fe_xO_y} = (0,0375.2 - 0,01)/x = (0,065)/x (mol)`

`-> M_{Fe_xO_y} = 5,8 : (0,065)/x = (1160)/(13)x (g//mol)`

`<=> 56x + 16y = (1160)/(13)x`

`<=> x/y = (13)/(27)` (Loại)

`-` Xét trường hợp `2:` Kết tủa bị hòa tan một phần

Bảo toàn `Ca: n_{Ca(HCO_3)_2} = n_{Ca(OH)_2} - n_{CaCO_3} = 0,01(mol)`

Bảo toàn `C: n_{FeCO_3} = 2n_{Ca(HCO_3)_2} + n_{CaCO_3} = 0,03(mol)`

`-> m_{Fe_xO_y} = 6,96 - 0,03.116 = 3,48(g)`

Bảo toàn `Fe: x.n_{Fe_xO_y} + n_{FeCO_3} = 2n_{Fe_2O_3}`

`-> n_{Fe_xO_y} = (0,0375.2 - 0,03)/x = (0,045)/x (mol)`

`-> M_{Fe_xO_y} = 3,48 : (0,045)/x = (232x)/3 (g//mol)`

`<=> 56x + 16y = (232x)/3`

`<=> x/y = 3/4`

`=> Fe_xO_y: Fe_3O_4`

`n_(Fe_2O_3` `=(6)/(160)=0,0375(mol)`

`n_(Ca(OH)_2` `=1.0,02=0,02(mol)`

`n_(CaCO_3` `=(1)/(100)=0,01(mol)<n_{Ca(OH)_2}->2`TH

- TH`1:` `Ca(OH)_2` dư

Bảo toàn `C:` `n_{FeCO_3}=n_{CaCO_3}=0,01(mol)`

Bảo toàn `Fe:` `n_{Fe(\text{oxit})}=2n_{Fe_2O_3}-n_{FeCO_3}=0,065(mol)`

`m_{O(\text{oxit})}=6,96-0,01.116-0,065.56=2,16(g)`

`n_{O(\text{oxit})}=(2,16)/(16)=0,135(mol)`

`x:y=0,065:0,135=13:27` $(L)$

- TH`2:` Kết tủa tan một phần

Bảo toàn `Ca:` `n_{Ca(HCO_3)_2}=n_{Ca(OH)_2}-n_{CaCO_3}=0,01(mol)`

Bảo toàn `C:` `n_{FeCO_3}=2n_{Ca(HCO_3)_2}+n_{CaCO_3}=0,03(mol)`

Bảo toàn `Fe:` `n_{Fe(\text{oxit})}=2n_{Fe_2O_3}-n_{FeCO_3}=0,045(mol)`

`m_{O(\text{oxit})}=6,96-0,03.116-0,045.56=0,96(g)`

`n_{O(\text{oxit})}=(0,96)/(16)=0,06(mol)`

`x:y=0,045:0,06=3:4`

`->` Oxit: `Fe_3O_4`