Hỗn hợp A gồm FeCO3 và FeS2. Hòa tan hết 3,57 gam A trong V lít dung dịch HNO3 1,2M thu được dung dịch B chứa 1 chất tan duy nhất và x lít hỗn hợp D (hóa nâu ngoài không khí) chứa hai khí. Tính thành phần % khối lượng mỗi chất trong A và tìm giá trị của V, x.
Giải
Nhận xétThông thường ta sẽ viết phản ứng như sau:
3FeCO3 + 10HNO3 → 3Fe(NO3)3 + NO + 3CO2 + 5H2O
FeS2 + 8HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 5NO + 2H2O
Tuy nhiên đề cho dung dịch sau phản ứng chỉ chứa 1 chất tan duy nhất nên muối phải là Fe2(SO4)3 thay vì Fe(NO3)3 (do H+ của H2SO4 và NO3- của Fe(NO3)3 trong dung dịch cũng coi như HNO3 nên sẽ tham gia vào phản ứng, sản phẩm sẽ chỉ gồm Fe2(SO4)3). Từ đó phương trình sẽ trở thành khó viết hơn nên với kiểu bài như thế này ta cần xác định ngay từ đầu là sẽ giải theo hướng oxi hóa - khử nên không cần viết phản ứng mà chỉ cần quan tâm tới các bán phản ứng.
Lời giải
Gọi a, b là số mol FeCO3 và FeS2 trong A → 116a + 120b = 3,57 (1)
Các bán phản ứng:
Fe+2 -1e → Fe+3 (2)
(a+b) (a+b) (a+b)
S2-1 -14e → 2S+6 (SO42-) (3)
b 14b 2b
N+5 +3e → N+2 (4)
Từ (2), (3): Theo định luật bảo toàn điện tích:
3.molFe3+ = 2.molSO42- → 3(a+b) = 2.2b → 3a = b (5)
Từ (2), (3), (4): Theo định luật bảo toàn electron:
𝛴 mole cho = 𝛴 mole nhận → 𝛴 mole nhận = a + b + 14b = a + 15b = a + 15.3a = 46a (mol) (6)
Từ (1), (5): a = 0,008; b = 0,022 (mol)
→ mFeCO3 = 0,008.116 = 0,928 (g)
→ %mFeCO3 = 0,928/3,57.100 = 25,99 (%)
→ %mFeS2 = 100 - 25,99 = 74,01 (%)
Từ (4), (6): n NO = 1/3. 𝛴n e nhận = 1/3. 46. 0,008 = 0,368/3 (mol)
Ta lại có: n CO2 = n FeCO3 = 0,008 (mol)
→ x = (0,368/3 + 0,008).22,4 ~ 2,93 (L)
Nhận xét: Thông thường, lượng HNO3 được chia làm 2 phần. 1 phần tạo khí, 1 phần đi vào muối. Tuy nhiên ở bài này giả sử chỉ tạo ra 1 muối duy nhất là Fe2(SO4)3 nên coi như toàn bộ lượng HNO3 là để tạo NO nên:
Theo (4): mol HNO3 = mol N+5 = mol NO = 0,368/3 (mol)
→ V =
