Cggghgfffgyy một phần thành gỉ sắt $(Fe_2O_3.nH_2O).$ Để xác định thành phần của chiếc,đinh sắt đã bị oxi hoá, tiến hành TN như sau:,Bước 1: Hoà tan hoàn toàn đỉnh sắt vào dung dịch $H_2SO_4$ loãng, dư thu,được 0,07 mol khí $H_2$ và 100 mL dung dịch X.,Bước 2: Lấy 25 mL dung dịch X, cho tác dụng với dung dịch NaOH dư,,lọc lấy kết tủa, nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được,2,00 gam chất rắn.,Bước 3: Chuẩn độ 10 mL dung dịch X (trong môi trường $H_2SO_4$ loãng, dư),bằng dung dịch $KMnO_4$ 0,07 M đến khi xuất hiện màu hồng nhạt thì dừng.,Lặp lại thí nghiệm chuẩn độ thêm 2 lần nữa. Thể tích trung bình của dung,dịch $KMnO_4$ sau 3 lần chuẩn độ là 20,0 mL. Giá thiết toàn bộ gỉ sắt tạo ra

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ tiến hành từng bước và tính toán theo các thông tin đã cho.

### Bước 1: Tính số mol $Fe$ ban đầu

Khi hòa tan đinh sắt vào dung dịch $H_2SO_4$, sắt phản ứng với axit sulfuric để tạo ra khí $H_2$:
$$
Fe + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2
$$

Từ phản ứng này, mỗi mol $Fe$ sinh ra 1 mol $H_2$. Theo đề bài, có 0,07 mol khí $H_2$ được sinh ra, nên số mol $Fe$ ban đầu cũng là 0,07 mol.

### Bước 2: Tính nồng độ của các ion trong dung dịch X

Sau khi phản ứng, dung dịch X chứa $Fe^{2+}$ từ $FeSO_4$ và các ion khác. Số mol $Fe^{2+}$ trong dung dịch X bằng 0,07 mol.

### Bước 3: Phản ứng với NaOH

Khi cho 25 mL dung dịch X tác dụng với NaOH dư, sẽ tạo ra kết tủa $Fe(OH)_2$:
$$
Fe^{2+} + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2Na^+
$$

Khối lượng kết tủa sau khi nung là 2,00 g. Phản ứng nung kết tủa $Fe(OH)_2$ trong không khí sẽ tạo thành $Fe_2O_3$:
$$
4Fe(OH)_2 \xrightarrow{\text{nung}} 2Fe_2O_3 + 4H_2O
$$

### Tính số mol $Fe(OH)_2$

Tính số mol của $Fe(OH)_2$ từ khối lượng:
$$
\text{Khối lượng mol} \, Fe(OH)_2 = 55.85 + 2 \times 16 + 1 = 55.85 + 32 + 1 = 88.85 \, \text{g/mol}
$$
Số mol $Fe(OH)_2$:
$$
n = \frac{2.00 \, \text{g}}{88.85 \, \text{g/mol}} \approx 0.0225 \, \text{mol}
$$

### Tính số mol $Fe^{2+}$

Theo phương trình phản ứng, từ 4 mol $Fe(OH)_2$ sẽ tạo ra 2 mol $Fe_2O_3$, vì vậy:
$$
0.0225 \, \text{mol} \, Fe(OH)_2 \rightarrow 0.01125 \, \text{mol} \, Fe_2O_3
$$

### Bước 4: Chuẩn độ với $KMnO_4$

Từ thể tích trung bình dung dịch $KMnO_4$ là 20,0 mL (0,020 L) với nồng độ 0,07 M, ta tính số mol $KMnO_4$:
$$
n = C \times V = 0.07 \, \text{mol/L} \times 0.020 \, \text{L} = 0.0014 \, \text{mol}
$$

Phản ứng giữa $KMnO_4$ và $Fe^{2+}$ trong môi trường axit:
$$
MnO_4^- + 5Fe^{2+} + 8H^+ \rightarrow Mn^{2+} + 5Fe^{3+} + 4H_2O
$$
Từ phản ứng trên, 1 mol $KMnO_4$ sẽ oxi hóa 5 mol $Fe^{2+}$, do đó số mol $Fe^{2+}$:
$$
n_{Fe^{2+}} = 5 \times 0.0014 \, \text{mol} = 0.007 \, \text{mol}
$$

### Tính tổng số mol $Fe^{2+}$

Tổng số mol $Fe^{2+}$ trong 100 mL dung dịch X là:
$$
n_{Fe^{2+}} = 0.07 \, \text{mol} - 0.007 \, \text{mol} = 0.063 \, \text{mol}
$$

### Tính khối lượng gỉ sắt

Khối lượng mol của $Fe_2O_3$:
$$
M_{Fe_2O_3} = 2 \times 55.85 + 3 \times 16 = 159.7 \, \text{g/mol}
$$
Tổng số mol $Fe_2O_3$ tạo thành là 0.01125 mol, do đó khối lượng của gỉ sắt:
$$
m_{gỉ} = n_{Fe_2O_3} \times M_{Fe_2O_3} = 0.01125 \times 159.7 \approx 1.798 \, \text{g}
$$

### Kết luận

Khối lượng toàn bộ gỉ sắt tạo ra là khoảng 1.80 g.