Hỗn hợp E gồm Fe, Mg, $Fe(N{O}_3{)}_2$. Nung một lượng E trong môi trường trơ, sau phản ứng thu m (gam) hỗn hợp chất rắn X và một chất khí duy nhất. Hòa tan hết m (gam) X trong dung dịch $H_{2}S{O}_4$ đặc (lấy dư 50\% so với lượng phản ứng), đun nóng, sau phản ứng thu được dung dịch Y và 2,688 lít khí $S{O}_2$ (sản phẩm khử duy nhất của S${}^{+6}$). Cho dung dịch $Ba(OH{)}_2$ dư vào Y thu được kết tủa Z. Nung Z trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 197,95 gam chất rắn. Mặt khác, hòa tan hết m (gam) X trong dung dịch HCl nồng độ 5,84\%, thu được 896 ml $H_2$ và dung dịch E chỉ chứa muối. Cho tiếp dung dịch $AgN{O}_3$ dư vào E thu được 126,34 gam chất kết tủa T. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, nồng độ \% của $FeC{l}_3$ trong E có giá trị là

HD:
- Quy đổi hỗn hợp X thành Fe (x mol), Mg (y mol), O (z mol). Khi tác dụng với $H_{2}S{O}_4$ thì phản ứng như sau:
Fe → Fe${}^{3+}$ + 3e (x); O + 2H${}^{+}$ + 2e → 2$H_{2}O$ (z)
Mg → Mg${}^{2+}$ + 2e (y); $S{O}_4^{2-}$ + 4H${}^{+}$ + 2e → $S{O}_2$ + 2$H_{2}O$ (← 0,12)
- Ta có phương trình đại số theo BT E: 3x + 2y = 2z + 0,24 (1)
- Ta có: nH${}^{+}$ phản ứng = (0,48 + 2z) mol ⇒ n$H_{2}S{O}_4$ = (0,24 + z) mol
⇒ n$H_{2}S{O}_4$ ban đầu = (0,36 + 1,5z) mol
⇒ n$S{O}_4^{2-}$ đi vào kết tủa $BaS{O}_4$ = (0,36 + 1,5z – 0,12) = (0,24 + 1,5z) mol
- Cho $Ba(OH{)}_2$ dư vào, tách kết tủa nung được chất rắn là $F{e}_2{O}_3$ (0,5x mol); MgO (y mol); $BaS{O}_4$ (0,24 + 1,5z) mol, ta có phương trình đại số
m = 80x + 50y + 233(0,24 + 1,5z) = 197,95 (2)
- Khi cho X tác dụng HCl
Fe → Fe${}^{3+}$ + 3e (a); O + 2H${}^{+}$ + 2e → 2$H_{2}O$ (z)
Fe → Fe${}^{2+}$ + 2e (b); 2H${}^{+}$ + 2e → $H_2$ (← 0,04)
Mg → Mg${}^{2+}$ + 2e (y)
- Ta có phương trình đại số theo BT E: 3a + 2b + 2y = 2z + 0,08 (3)
- Dung dịch E gồm $FeC{l}_3$ (a mol), $FeC{l}_2$ (b mol), $MgC{l}_2$ (y mol), khi tác dụng $AgN{O}_3$ dư thu được kết tủa gồm AgCl: (3a + 2b + 2y) mol; Ag: b mol
- Ta có hệ phương trình
$$\{\begin{array}{l}3x+2y=2z+0,24\\ 80x+40y+233(0,24+1,5z)=197,95\\ 3a+2b+2y=2z+0,08\\ n_{Fe}=a+b=x\\ m\downarrow =143,5(3a+2b+2y)+108b=126,34\end{array}\Rightarrow \{\begin{array}{l}3(a+b)+2y=2z+0,24\\ 80(a+b)+40y+233(0,24+1,5z)=197,95\\ 3a+2b+2y=2z+0,08\\ 143,5(3a+2b+2y)+108b=126,34\end{array}$$
$$\Rightarrow \{\begin{array}{l}a=0,08\\ b=0,16\end{array}\{\begin{array}{l}x=0,24\\ y=0,1\\ z=0,34\end{array}$$
- Ta có: Số mol HCl pứ = 3a + 2b + 2y = 2z + 0,08 = 0,76 ⇒ $m_{dd}=\frac{0,76\cdot 36,5}{5,84}\cdot 100=475$ (gam)
- Khối lượng dung dịch sau phản ứng: 475 + (0,24·56 + 0,1·24 + 0,34·16) – 0,04·2 = 496,2 gam.
- C\%$FeC{l}_3$ = $\frac{0,08\cdot 162,5}{496,2}\cdot 100$ = 2,62\%; C\%$FeC{l}_2$ = 4,09\%; C\%$MgC{l}_2$ = 1,91\%;