by Đun nóng m gam hỗn hợp Cu và Fe có tỉ lệ khối lượng tương ứng 7:3 với một lượng dung dịch HNO$_{3}$. Khi các phản ứng kết thúc, thu được 0,75m gam chất rắn, dung dịch X và 5,6 lít hỗn hợp khí (đktc) gồm NO và NO$_{2}$ (không có sản phẩm khử khác của N$^{+5}$). Biết lượng HNO$_{3}$ đã phản ứng là 44,1 gam. Giá trị của m là:
A. 44,8
B. 33,6
C. 40,5
D. 50,4
Hướng dẫn
Chọn đáp án là: D
Phương pháp giải:
Ta có: m$_{Cu}$ = 0,7m và m$_{Fe}$ = 0,3m
Khối lượng chất rắn sau khi kết thúc các phản ứng là 0,75m → Chất rắn này gồm 0,7m gam Cu và 0,05m gam Fe → m$_{Fe pứ}$ = 0,3m – 0,05m = 0,25m
Ta có: n$_{NO}$+ n$_{NO2}$ = 0,25 mol (1)
Quá trình nhận electron:
NO$_{3}$$^{-}$+ 1e+ 2H$^{+}$ → NO$_{2}$+ H$_{2}$O
NO$_{3}$$^{-}$+ 3e+ 4H$^{+}$ → NO+ 2H$_{2}$O
Ta có: n$_{H+}$ = 2.n$_{NO2}$+ 4.n$_{NO}$ = 0, 7 mol (2)
Giải hệ (1) và (2) ta có: n$_{NO}$ và n$_{NO2}$
Quá trình cho electron là:
Fe → Fe$^{2+}$+ 2e
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
2.n$_{Fe}$ = n$_{NO2}$+ 3.n$_{NO}$ → n$_{Fe pứ}$ = 0,25m/56
→ Tính được giá trị m.
Lời giải chi tiết:
Ta có: n$_{HNO3}$ = 44,1: 63 = 0,7 mol
Ta có: m$_{Cu}$ = 0,7m và m$_{Fe}$ = 0,3m
Khối lượng chất rắn sau khi kết thúc các phản ứng là 0,75m → Chất rắn này gồm 0,7m gam Cu và 0,05m gam Fe → m$_{Fe pứ}$ = 0,3m- 0,05m = 0,25m
Ta có: n$_{NO}$+ n$_{NO2}$ = 0,25 mol (1)
Quá trình nhận electron:
NO$_{3}$$^{-}$+ 1e+ 2H$^{+}$ → NO$_{2}$+ H$_{2}$O
NO$_{3}$$^{-}$+ 3e+ 4H$^{+}$ → NO+ 2H$_{2}$O
Ta có: n$_{H+}$ = 2.n$_{NO2}$+ 4.n$_{NO}$ = 0, 7 mol (2)
Giải hệ (1) và (2) ta có: n$_{NO}$ = 0,1 mol và n$_{NO2}$ = 0,15 mol
Do sau phản ứng vẫn còn Fe dư và Cu nên quá trình cho electron là:
Fe → Fe$^{2+}$+ 2e
Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có:
2.n$_{Fe}$ = n$_{NO2}$+ 3.n$_{NO}$ = 0,15 + 3.0,1 = 0,45 mol → n$_{Fe pứ}$ = 0,225 mol = 0,25m/56 (mol) → m = 50,4 gam
Đáp án D
