Khử hoàn toàn 6,96 gam oxit MxOy bằng khí H2 ở nhiệt độ cao thì thu được 5,04 gam kim loại M. Cho toàn bộ lượng kim loại M thu được ở trên vào 100 gam dung dịch HCl 7,3 %, tới khi phản ứng kết thúc thì thu được 2,016 lít khí H2 ở đktc và dung dịch A. Xác định oxit trên và tính nồng độ % của dung dịch A.

Đáp án:

$\rm Fe_3O_4$
$\rm C\%_{HCl} = 0,7\%; C\%_{FeCl_2} = 10,9\%$

Giải thích các bước giải:

$\rm M_xO_y + yH_2 \xrightarrow{t^o} xM + yH_2O(1)$
$\rm 2M + 2nHCl \rightarrow 2MCl_n + nH_2(2)$

$\rm n_{H_2} = \dfrac{2,016}{22,4} = 0,09(mol)$
$\rm n_{HCl} = \dfrac{100.7,3\%}{36,5} = 0,2(mol)$
Theo PT $\rm (2): n_{HCl(pư)} = 2n_{H_2} = 0,18(mol) < 0,2(mol)$
$\rm \Rightarrow HCl$ dư, $\rm M$ tan hết

Theo PT $\rm (2): n_M = n_{MCl_n} = \dfrac{2}{n} n_{H_2} = \dfrac{0,18}{n} (mol)$
$\rm \Rightarrow M_M = \dfrac{5,04}{\dfrac{0,18}{n}} = 28n(g/mol)$
Với $\rm n = 2 \rightarrow M_M = 28.2 = 56(g/mol)$
$\rm \Rightarrow M:Fe;M_xO_y:Fe_xO_y$
Theo PT $\rm (1): n_{Fe_xO_y} = \dfrac{1}{x} n_{Fe} = \dfrac{0,09}{x} (mol)$
$\rm \Rightarrow M_{Fe_xO_y} = \dfrac{6,96}{\dfrac{0,09}{x}} = \dfrac{232x}{3} (g/mol)$
$\rm \Leftrightarrow 56x + 16y = \dfrac{232x}{3}$
$\rm \Leftrightarrow \dfrac{x}{y} = \dfrac{3}{4}$

$\rm \Rightarrow Fe_xO_y: Fe_3O_4$
$\rm n_{HCl(dư)} = 0,2 - 0,18 = 0,02(mol)$

$\rm m_{ddsau} = 5,04 + 100 - 0,09.2 = 104,86(g)$
$\rm C\%_{HCl} = \dfrac{0,02.36,5}{104,86} .100\% = 0,7\%$
$\rm C\%_{FeCl_2} = \dfrac{0,09.127}{104,86} .100\% = 10,9\%$

`M_xO_y+yH_2`  $\xrightarrow{t^o}$  `xM+yH_2O`

Bảo toàn KL: `m_O+m_M=m_{M_xO_y}`

`->m_O=6,96-5,04=1,92(g)`

`->n_O={1,92}/{16}=0,12(mol)`

Khi phản ứng `HCl,` đặt `n` là hóa trị `M`

`n_{HCl}={100.7,3\%}/{36,5}=0,2(mol)`

`n_{H_2}={2,016}/{22,4}=0,09(mol)`

`2M+2nHCl->2MCl_n+nH_2`

Theo PT: `n_M={2n_{H_2}}/n={0,18}/n(mol)`

`->M_M={5,04}/{{0,18}/n}=28n`

`->n=2;M_M=56(g//mol)`

`->M:\ Fe`

`->n_{Fe}=n_{H_2}=0,09(mol)`

Trong oxit: `n_{Fe}:n_O=0,09:0,12=3:4`

`->x:y=3:4`

`->x=3;y=4`

`->` Oxit: `Fe_3O_4`

`A` gồm `FeCl_2:0,09(mol);HCl` dư: `0,2-0,18=0,02(mol)`

`C\%_{FeCl_2}={0,09.127}/{5,04+200-0,09.2}.100\%\approx 5,58\%`

`C\%_{HCl(du)}={0,02.36,5}/{5,04+200-0,09.2}.100\%\approx 0,356\%`