Hòa tan 22 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeCO3, Fe3O4 vào 0,5 lít dung dịch HNO3 2M thì thu được dung dịch Y (không có NH4NO3) và hỗn hợp khí Z gồm CO2 và NO. Lượng HNO3 dư trong Y tác dụng vừa đủ với 13,44 gam NaHCO3. Cho hỗn hợp Z vào bình kín có dung tích không đổi 8,96 lít chứa O2 và N2 tỉ lệ thể tích 1 : 4 ở 0oC và áp suất 0,375 atm. Sau đó giữ bình ở nhiệt độ 00C thì trong bình không còn O2 và áp suất cuối cùng là 0,6 atm. Phần trăm khối lượng của Fe3O4 trong hỗn hợp X là
HNO3 dư + NaHCO3 -> NaNO3 + CO2 + H2O
0,16 0,16
Gọi x, y, z lần lượt là số mol Fe, FeCO3 và Fe3O4 có trong 22 gam X. Ta có
56x + 116y + 232z = 22 (1)
Fe + 4HNO3 -> Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
x 4x x x
3FeCO3 + 10HNO3 -> Fe(NO3)3 + 3CO2 + NO + 5H2O
y 10y/3 y y y/3
3He3O4 + 28HNO3 -> 9Fe(NO3)3 + NO + 14H2O
z 28z/3 3z z/3
nHNO3 phản ứng = 4x + 10y/3 + 28z/3 = 2.0,5 -0,16 = 0,84 (2)
Có n khí trước = P(t).V : RT = 0,375.8,96 : 0,082.(273 + 0) = 0,15 mol
=> nO2 = 0,03 mol; nN2 = 0,12 mol
2NO + O2 -> 2NO2
0,06 0,03 0,06
Hỗn hợp khí sau gồm y mol CO2 (x + y/3 + z/3 -0,06) mol NO, 0,12 mol N2 và 0,06 mol NO2
nsau = y + x + y/3 + z/3 - 0,06 + 0,12 + 0,06
= P(s)V : RT = 0,6.8,96 : 0,082(273 + 0) = 0,24
=> x + 4y/3 + z/3 = 0,12 hay 3x + 4y + z = 0,36 (3)
Giải hệ 1,2,3 ta được x = 0,02, y = 0,06, z = 0,06
=> %mFe3O4 = 232.0,06.100% : 22 = 63,27%