Hỗn hợp X1 gồm Fe, FeCO3 và...

B

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

Hỗn hợp gồm kim loại M, Fe, FeCO₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thu được 2 khí không màu trong đó có 1 khí hóa nâu ngoài không khí => 2 khí là NO và CO₂

- Tính được n_CO2; n_NO  = 0,15 mol

=> n_FeCO3  = n_CO2  = 0,05 mol.

- Đặt: n_M  = a mol; n_Fe  = b mol;

Ta có: aM + 56b + 116.0,05  = 14,1

=> aM + 56b  = 8,3                                             (1)

Giả sử kim loại M hoá trị n.

- Dung dịch X₂ có: a mol M(NO₃)_n; (b+0,05) mol Fe(NO₃)₃; HNO₃ dư, có thể có c mol NH₄NO₃.

+ Phản ứng trung hoà:

        HNO₃  +  NaOH  →  NaNO₃  +  H₂O

nNaOH  = _dư  = 0,2.1  = 0,2 mol.

=> Dung dịch X₃ có: a mol M(NO₃)_n; (b+0,05) mol Fe(NO₃)₃; 0,2 mol NaNO₃, có thể có c mol NH₄NO₃.

* Cô cạn ½ dung dịch X₃, tổng khối lượng chất rắn thu được là:

 (M  +  62n)a  +  242(b+0,05) + 80.c + 85.0,2  = 38,3.2  =76,6

=> aM + 62an + 242b + 80c  = 47,5                                   (2)

* Cho dung dịch NaOH dư vào ½ dung dịch X₃, có phản ứng:

NH₄NO₃  +  NaOH  →  NaNO₃  +  NH₃  +  H₂O

Fe(NO₃)₃  +  3NaOH  →  3NaNO₃  +  Fe(OH)₃

có thể có phản ứng:

M(NO₃)_n  +  nNaOH →  nNaNO₃  +  M(OH)_n 

M(OH)_n + (4 -n)NaOH → Na_{(4 -n)}MO₂ + 2H₂O

Trường hợp 1: Nếu M(OH)_n không tan, không có tính lưỡng tính

Trường hợp 2: M(OH)_n tan trong nước hoặc có tính lưỡng tính, tác dụng với NaOH tạo muối tan

Giải chi tiết:

Hỗn hợp gồm kim loại M, Fe, FeCO₃ tác dụng với dung dịch HNO₃ thu được 2 khí không màu trong đó có 1 khí hóa nâu ngoài không khí => 2 khí là NO và CO₂

- Tính được n_CO2; n_NO  = 0,15 mol

=> n_FeCO3  = n_CO2  = 0,05 mol.

- Đặt: n_M  = a mol; n_Fe  = b mol;

Ta có: aM + 56b + 116.0,05  = 14,1

=> aM + 56b  = 8,3                                             (1)

Giả sử kim loại M hoá trị n.

- Dung dịch X₂ có: a mol M(NO₃)_n; (b+0,05) mol Fe(NO₃)₃; HNO₃ dư, có thể có c mol NH₄NO₃.

+ Phản ứng trung hoà:

        HNO₃  +  NaOH  →  NaNO₃  +  H₂O

nNaOH  = _dư  = 0,2.1  = 0,2 mol.

=> Dung dịch X₃ có: a mol M(NO₃)_n; (b+0,05) mol Fe(NO₃)₃; 0,2 mol NaNO₃, có thể có c mol NH₄NO₃.

* Cô cạn ½ dung dịch X₃, tổng khối lượng chất rắn thu được là:

 (M  +  62n)a  +  242(b+0,05) + 80.c + 85.0,2  = 38,3.2  =76,6

=> aM + 62an + 242b + 80c  = 47,5                                   (2)

* Cho dung dịch NaOH dư vào ½ dung dịch X₃, có phản ứng:

NH₄NO₃  +  NaOH  →  NaNO₃  +  NH₃  +  H₂O

Fe(NO₃)₃  +  3NaOH  →  3NaNO₃  +  Fe(OH)₃

có thể có phản ứng:

M(NO₃)_n  +  nNaOH →  nNaNO₃  +  M(OH)_n 

M(OH)_n + (4 -n)NaOH → Na_{(4 -n)}MO₂ + 2H₂O

Trường hợp 1: Nếu M(OH)_n không tan, không có tính lưỡng tính

=> Kết tủa có: 

\(\left\{ \begin{gathered}
Fe{(OH)_3}:\,\tfrac{1}{2}(b + 0,05)mol \hfill \\
M{(OH)_n}:\,\tfrac{1}{2}a\,mol \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

Ta có: (M+17n)a  +  107(b+0,05)  = 8,025.2  = 16,05

aM + 17an + 107b  = 10,7 (3)

* Các quá trình oxi hoá − khử:

        M  →M⁺ⁿ + ne ;                  N⁺⁵  +  3e  →N⁺² (NO)

mol: a                   an                              0,45         0,15

        Fe  →Fe⁺³  +  3e ;      N⁺⁵  +  8e  →N⁻³  (NH₄NO₃)

mol: b                    3b                     8c                  c

        Fe⁺² →Fe⁺³ + 1e ;

mol: 0,05               0,05

=> na + 3b  - 8c  = 0,4  (4)

Ta có hệ  

\(\left\{ \begin{gathered}
{\text{aM + 56b = 8,3 }} \hfill \\
{\text{aM + 62an + 242b + 80c = 47,5}} \hfill \\
{\text{aM + 17an + 107b = 10,7 }} \hfill \\
{\text{na + 3b - 8c = 0,4 }} \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
62na + 186b + 80c = 39,2 \hfill \\
17na + 51b = 2,4 \hfill \\
na + 3b - 8c = 0,4 \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

Loại do không có cặp nghiệm thỏa mãn

Trường hợp 2: M(OH)_n tan trong nước hoặc có tính lưỡng tính, tác dụng với NaOH tạo muối tan

=> Kết tủa chỉ có Fe(OH)₃. Ta có: 107(b+0,05)  = 16,05

=> b  = 0,1

Theo bảo toàn electron, ta có: an + 0,3 + 0,05  = 0,45 + 8c

                                    =>   an  = 0,1 + 8c                      (5)

Từ (1)  => aM  = 2,7                                                    (6)

Từ (2)  => aM + 62an + 80c  = 23,3                            (7)

Từ (5), (6), (7) => an  = 0,3; c  = 0,025.

=> M = 9n => n  = 3; M  = 27 là Al là nghiệm thoả mãn.

nHNO_3(pu)  = nN(sp)  = 0,1.3 + 0,15.3 + 0,025.2 + 0,15 = 0,95 mol

nHNO_3(bđ)  = 0,95 + 0,2  = 1,15 mol

=>x = C_M(HNO3)  = 2,3 M

Đáp án B