Hòa tan hoàn toàn `33,7` gam hỗn hợp X chứa `Mg, Al, Fe, Fe_3O_4` và `Fe(NO_3)_2` trong dung
dịch chứa `0,09` mol `HNO_3` và `1,59` mol `HCl`; thu được dung dịch chỉ chứa `81,285` gam muối và
`7,392` lít hỗn hợp khí Z (đktc) gồm hai khí trong đó có một khí hóa nâu ngoài không khí. Tổng
khối lượng của Z là `5,14` gam. Phần trăm khối lượng của Fe3O4 trong X là?
A. 20,65%. B. 34,42%. C. 27,54%. D. 24,09%.

Đáp án:

`B`

Giải thích các bước giải:

`-` Z chứa `NO` và `H_2` do đó `NO_3^{-}` đã hết , dung dịch chỉ chứa muối do đó `H^{+}` cũng hết

`-` Hỗn hợp có chứa `Al,Mg` nên có thể chứa `NH_4^{+}` trong dung dịch

`n_{H^{+}}=0,09+1,59=1,68(mol)`

$Z\begin{cases}NO:x\\H_2:y\end{cases} \to \begin{cases}30x+2y=5,14\\x+y=\dfrac{7,392}{22,4}=0,33\end{cases} \to Z\begin{cases}NO:0,16\\H_2:0,17\end{cases}$

`-` Bảo toàn khối lượng

`33,7+0,09.63+1,59.36,5=81,285+5,14+18x`

`n_{H_2O}=0,61`

`-` Bảo toàn `H`

`1,68=4n_{NH_4^{+}}+0,61.2+0,17.2=>n_{NH_4^{+}}=0,03`

`-` Phân chia nhiệm vụ `H^{+}`

`n_{H^{+}}=2n_{O(Fe_3O_4)}+2n_{H_2}+4n_{NO}+10n_{NH_4^{+}}`

`=>n_{O(X)}=0,2`

`-` Bảo toàn `O` : `n_{Fe_3O_4}=n_{O(Fe_3O_4)}/4=0,05`

`=>%m_{Fe_3O_4}=(0,05.232.100)/(33,7)=34,42(%)`

Đáp án:

$\rm n_Z=\dfrac{7,392}{22,4}=0,33\ (mol)\\M_Z=\dfrac{5,14}{0,33}=15,57\ (g/mol)$

Khí Z gồm: $\begin{cases}\rm NO:a\ (mol)\\\rm H_2:b\ (mol)\end{cases}$

Hệ phương trình:

$\begin{cases}\rm a+b=0,33\\\rm 30a+2b=5,14\end{cases}\to\begin{cases}\rm a=0,16\\\rm b=0,17\end{cases}$

Bảo toàn khối lượng:

$\rm m_{H_2O}=33,7+0,09×63+1,59×36,5-81,285-5,14=10,98\ (g)$

$\rm n_{H_2O}=\dfrac{10,98}{18}=0,61\ (mol)$

Xuất hiện sản phẩm khử là $\rm H_2$ nên trong dd muối không còn $\rm NO_3^-$.

Các kim loại mạnh như Al, Mg, Zn khi tác dụng với $\rm HNO_3$, nếu đề không giải thích gì thêm thì đề xuất trường hợp có muối $\rm NH_4^+$.

Bảo toàn nguyên tố H:

$\rm n_{NH_4^+}=\dfrac{n_{HCl}+n_{HNO_3}-2×(n_{H_2}+n_{H_2O})}{4}=0,03\ (mol)$

$\rm n_{O}=\dfrac{n_{HCl}+n_{HNO_3}-10n_{NH_4^+}-4n_{NO}-2n_{H_2}}{2}=0,2\ (mol)$

Bảo toàn nguyên tố O:

$\rm n_{Fe_3O_4}=\dfrac{1}{4}n_{O}=0,05\ (mol)$

$\rm\%m_{Fe_3O_4}=\dfrac{0,05×232}{33,7}×100\%=34,42\%$