Hòa tan hết 13,04 gam hỗn hợp X gồm Fe$_{3}$O$_{4}$, Fe và Al (trong đó Al chiếm 27/163 về khối lượng) bằng 216,72 gam dung dịch HNO$_{3}$ 25% (dùng dư), thu được 228,64 gam dung dịch Y và thoát ra một chất khí N$_{2}$ duy nhất. Để tác dụng tối đa các chất trong dung dịch Y cần 0,85 mol KOH. Nếu cô cạn dung dịch Y thu được chất rắn T. Nung T đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn. Giá trị m gần nhất với:

Hòa tan hết 13,04 gam hỗn hợp X gồm Fe$_{3}$O$_{4}$, Fe và Al (trong đó Al chiếm 27/163 về khối lượng) bằng 216,72 gam dung dịch HNO$_{3}$ 25% (dùng dư), thu được 228,64 gam dung dịch Y và thoát ra một chất khí N$_{2}$ duy nhất. Để tác dụng tối đa các chất trong dung dịch Y cần 0,85 mol KOH. Nếu cô cạn dung dịch Y thu được chất rắn T. Nung T đến khối lượng không đổi thu được m gam chất rắn. Giá trị m gần nhất với:

A. 15,8.

B. 16,9.

C. 14,6.

D. 17,7.

Hướng dẫn

Chọn phương án: B

Phương pháp giải:

Lập sơ đồ cả quá trình diễn biến phản ứng trong đề bài, từ đó biện luận chất rắn cuối cùng gồm thành phần gì ⇒ thành phần các chất trong các hỗn hợp.

– Cần lưu ý xem Y có NH$_{4}$$^{+}$ hay không (Vì đề bài không nói rằng N$_{2}$ là sản phẩm khử duy nhất)

– Dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố , bảo toàn electron ⇒ tính số mol các chất trong hỗn hợp

(Ban đầu dựa vào Y + 0,85 mol KOH ⇒ thành phần các chất trong dung dịch sau phản ứng ⇒ số mol các chất cần thiết)

Lời giải chi tiết:

m$_{Al}$ = 13,04.27/163 = 2,16g ⇒ n$_{Al}$ = 2,16 : 27 = 0,08 mol

m$_{HNO3}$ = 216,72.25% = 54,18g ⇒ n$_{HNO3}$ = 54,18 : 63 = 0,86 mol

– Giả sử dung dịch Y có NH$_{4}$$^{+}$, ta có sơ đồ sau :

B. ảo toàn khối lượng : m$_{X}$ + m$_{dd HNO3}$ = m$_{dd Y}$ + m$_{N2}$

⇒ m$_{N2}$ = 13,04 + 216,72 – 228,64 = 1,12g ⇒ n$_{N2}$ = 1,12 : 28 = 0,04 mol

B. ảo toàn nguyên tố Al : n$_{Al}$ = n$_{KAlO2}$ = 0,08 mol

B. ảo toàn nguyên tố K : n$_{KOH}$ = n$_{KAlO2}$ + n$_{KNO3}$ ⇒ n$_{KNO3}$ = 0,85 – 0,08 = 0,77 mol

B. ảo toàn nguyên tố N : n$_{HNO3}$ = n$_{NO3(Y)}$ + n$_{NH4}$ + 2n$_{N2}$. Mà n$_{NO3(Y)}$ = n$_{KNO3}$ = 0,77 mol

⇒ n$_{NH4}$ = 0,86 – 0,77 – 2.0,04 = 0,01 mol

Gọi số mol Fe$_{3}$O$_{4}$ và Fe lần lượt là x và y

B. ảo toàn electron : n$_{Fe3O4}$ + 3n$_{Fe}$ + 3n$_{Al}$ = 8n$_{NH4}$ + 10n$_{N2}$ (Với Fe$_{3}$O$_{4}$ : 3Fe$^{+8/3}$ → 3Fe$^{3+}$ + 1e)

⇒ x + 3y = 8.0,01 + 10.0,04 – 3.0,08

⇒ x + 3y = 0,24 mol $^{(1)}$

Lại có : m$_{X}$ = 13,04 = m$_{Fe3O4}$ + m$_{Fe}$ + m$_{Al}$ ⇒ 232x + 56y = 13,04 – 0,08.27 = 10,88g $^{(2)}$

Từ (1,2) ⇒ x = 0,03 ; y = 0,07 mol

– Xét sơ đồ phản ứng trên,Chất rắn T gồm Fe$_{2}$O$_{3}$ và Al$_{2}$O$_{3}$.

B. ảo toàn nguyên tố : n$_{Fe2O3}$ = ½ (n$_{Fe}$ + 3n$_{Fe3O4}$) = 0,08 mol

n$_{Al2O3}$ = ½ n$_{Al}$ = 0,04 mol

⇒ m = m$_{Fe2O3}$ + m$_{Al2O3}$ = 0,08.160 + 0,04.102 = 16,88g (Gần nhất với giá trị 16,9g)

Đáp án B