Cho 20 gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe3O4 vào dung dịch HNO3 loãng, nóng, dư thu được 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí NO và NO2 có tỉ khối so với H2 bằng 17. Tính khối lượng Fe có trong hỗn hợp X?

Đáp án:

`m_{Fe}=16,8(g)`

Giải thích các bước giải:

`n_{hhkhi}=(4,48)/(22,4)=0,2(mol)`

Quy hỗn hợp về $X\begin{cases}Fe:x\\O:y\end{cases}$

Khí $\begin{cases}NO:a\\NO_2:b\end{cases}$

`-` Số mol khí : `a+b=0,2`

`-` Khối lượng khí : `30a+46b=0,2.17.2=6,8`

`a=0,15;b=0,05`

`-` Khí $\begin{cases}NO:0,15\\NO_2:0,05\end{cases}$

`-` Bảo toàn e : `0,15.3+0,05+2y=3x`

`-` Khối lượng ban đầu của X : `56x+16y=20`

`x=0,3;y=0,2`

`m_{Fe}=0,3.56=16,8(g)`

$\rm X: Fe, O$

Đặt

$\rm n_{Fe} = a(mol)$

$\rm n_{O} = b(mol)$

$\rm \Rightarrow 56x + 16y = 20(1)$

$\rm n_{NO} = x(mol)$

$\rm n_{NO_2} = y(mol)$

Theo đề

$\rm n_{\text{hỗn hợp khí}} = x + y = \dfrac{4,48}{22,4} = 0,2(I)$

$\rm M_{\text{hỗn hợp khí}} = 2 . 17 = 34g/mol$

$\rm \Rightarrow m_{\text{hỗn hợp khí}} = 0,2 . 34 = 6,8g$

$\rm \Leftrightarrow 30x + 46y = 6,8(II)$

Từ $\rm (I),(II)$

$\rm \Rightarrow x = 0,15; y = 0,05$

Bảo toàn e:

$\rm 3n_{Fe} = 2n_{O} + 3n_{NO} + n_{NO_2}$

$\rm \Leftrightarrow 3a = 2b + 3 . 0,15 + 0,05$

$\rm \Leftrightarrow 3a - 2b = 0,5(2)$

Từ $\rm (1),(2)$

$\rm \Rightarrow a = 0,3; b = 0,2$

$\rm \Rightarrow m_{Fe} = 0,3 . 56 = 16,8g$