Câu 33THPTChuyên đề: Sắt và hợp chất của sắt • Lớp 12Nhôm và hợp chất của nhômVận dụng cao#secondary:CHEM12.L3.LEGACY_METALS.ALUMINIUM#curriculum:undetermined
Hòa tan hết 35,52 gam hỗn hợp X gồm , Mg, và Al vào dung dịch chứa 0,816 mol HCl thu được dung dịch Y và 3,2256 lít khí NO (đktc). Cho từ từ vào dung dịch Y đến khi phản ứng hoàn toàn thì lượng tối đa là 1,176 mol, thu được 164,496 gam kết tủa; 0,896 lít khí là sản phẩm khử duy nhất (đktc) và dung dịch Z chứa m gam chất tan đều là muối. Giá trị m gần nhất với giá trị nào sau đây?
Hòa tan hết 35,52 gam hỗn hợp X gồm , Mg, và Al vào dung dịch chứa 0,816 mol HCl thu được dung dịch Y và 3,2256 lít khí NO (đktc). Cho từ từ vào dung dịch Y đến khi phản ứng hoàn toàn thì lượng tối đa là 1,176 mol, thu được 164,496 gam kết tủa; 0,896 lít khí là sản phẩm khử duy nhất (đktc) và dung dịch Z chứa m gam chất tan đều là muối. Giá trị m gần nhất với giá trị nào sau đây?
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: A
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Gọi a, b, c, d lần lượt là mol FeCl2, Mg, Fe(NO3)2, Al.
1) Cl⁻: khi thêm AgNO3 thu 164,496 g AgCl → nCl⁻ = 164,496/143,5 = 1,14645 mol. Vậy 2a + 0,816 = 1,14645 → a = 0,16522 mol.
2) Khối lượng: 126,75a + 24b + 179,86c + 27d = 35,52 → 24b + 27d = 14,578 − 179,86c.
3) Giai đoạn 1: sinh NO = 3,2256/22,4 = 0,144 mol (NO3⁻ + 4H⁺ + 3e → NO + 2H2O), tiêu thụ H⁺ = 0,576 mol. Gọi x mol Fe²⁺ bị NO3⁻ oxi hóa thành Fe³⁺ trong giai đoạn 1; nH2 sinh ra = (0,816 − 0,576 − 0,08)/2 = 0,08 mol (chừa lại 0,08 mol H⁺ để giai đoạn 2 khử NO3⁻ thành NO2: Fe²⁺ + NO3⁻ + 2H⁺ → Fe³⁺ + NO2 + H2O, với nNO2 = 0,896/22,4 = 0,04 mol).
Bảo toàn electron: 2b + 3d + x = 2·0,08 + 3·0,144 = 0,592.
4) Dung dịch Z chứa: Mg(NO3)2 (b), Al(NO3)3 (d), Fe(NO3)3 (x + 0,04), Fe(NO3)2 (a + c − x − 0,04) và AgNO3 dư = 1,176 − 1,14645 = 0,02955 mol.
m = 148b + 213d + 242(x + 0,04) + 180(a + c − x − 0,04) + 170·0,02955
= 148b + 213d + 62x + 180a + 180c + 7,5035.
Từ 24b + 27d = 14,578 − 179,86c và 2b + 3d = 0,592 − x, nhân phương trình thứ hai với 12 rồi trừ: 9d = 179,86c − 7,474 − 12x. Thay vào biểu thức m (với 148b = 43,808 − 74x − 222d):
m = 81,0515 − 12x − 9d + 180c = 81,0515 − 12x − (179,86c − 7,4745 − 12x) + 180c = 88,526 + 0,14c ≈ 88,5 gam.
Kiểm tra tính khả thi: với c = 0,05; x = 0 thì d = 0,1687; b = 0,043; khối lượng X = 20,94 + 1,03 + 8,99 + 4,56 = 35,52 g ✓; Fe²⁺ trong Y = a + c = 0,215 > 0,04 ✓.
Vậy m ≈ 88,5 gam, gần nhất với 88 gam → đáp án A, khớp với đáp án nguồn.
Gọi a, b, c, d lần lượt là mol FeCl2, Mg, Fe(NO3)2, Al.
1) Cl⁻: khi thêm AgNO3 thu 164,496 g AgCl → nCl⁻ = 164,496/143,5 = 1,14645 mol. Vậy 2a + 0,816 = 1,14645 → a = 0,16522 mol.
2) Khối lượng: 126,75a + 24b + 179,86c + 27d = 35,52 → 24b + 27d = 14,578 − 179,86c.
3) Giai đoạn 1: sinh NO = 3,2256/22,4 = 0,144 mol (NO3⁻ + 4H⁺ + 3e → NO + 2H2O), tiêu thụ H⁺ = 0,576 mol. Gọi x mol Fe²⁺ bị NO3⁻ oxi hóa thành Fe³⁺ trong giai đoạn 1; nH2 sinh ra = (0,816 − 0,576 − 0,08)/2 = 0,08 mol (chừa lại 0,08 mol H⁺ để giai đoạn 2 khử NO3⁻ thành NO2: Fe²⁺ + NO3⁻ + 2H⁺ → Fe³⁺ + NO2 + H2O, với nNO2 = 0,896/22,4 = 0,04 mol).
Bảo toàn electron: 2b + 3d + x = 2·0,08 + 3·0,144 = 0,592.
4) Dung dịch Z chứa: Mg(NO3)2 (b), Al(NO3)3 (d), Fe(NO3)3 (x + 0,04), Fe(NO3)2 (a + c − x − 0,04) và AgNO3 dư = 1,176 − 1,14645 = 0,02955 mol.
m = 148b + 213d + 242(x + 0,04) + 180(a + c − x − 0,04) + 170·0,02955
= 148b + 213d + 62x + 180a + 180c + 7,5035.
Từ 24b + 27d = 14,578 − 179,86c và 2b + 3d = 0,592 − x, nhân phương trình thứ hai với 12 rồi trừ: 9d = 179,86c − 7,474 − 12x. Thay vào biểu thức m (với 148b = 43,808 − 74x − 222d):
m = 81,0515 − 12x − 9d + 180c = 81,0515 − 12x − (179,86c − 7,4745 − 12x) + 180c = 88,526 + 0,14c ≈ 88,5 gam.
Kiểm tra tính khả thi: với c = 0,05; x = 0 thì d = 0,1687; b = 0,043; khối lượng X = 20,94 + 1,03 + 8,99 + 4,56 = 35,52 g ✓; Fe²⁺ trong Y = a + c = 0,215 > 0,04 ✓.
Vậy m ≈ 88,5 gam, gần nhất với 88 gam → đáp án A, khớp với đáp án nguồn.