Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3. Cho 22,4 g X tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3 loãng dư, thu được 6,72 lít NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Xác định thành phần % khối lượng mỗi chất trong X.

Để giải bài toán này, ta sẽ xác định khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X bằng cách sử dụng phản ứng hóa học với HNO3. Các phản ứng có thể xảy ra khi cho hỗn hợp X tan trong HNO3 là: 1. Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + 4NO + 2H2O 2. FeO + 2HNO3 → Fe(NO3)2 + 2NO + H2O 3. Fe3O4 + 8HNO3 → 3Fe(NO3)3 + 4NO + 4H2O 4. Fe2O3 + 6HNO3 → 2Fe(NO3)3 + 3NO + 3H2O ### Bước 1: Tính số mol NO thu được Từ 6,72 lít NO, theo điều kiện tiêu chuẩn (đktc: 1 mol khí = 22,4 lít), ta có: \[ \text{số mol NO} = \frac{6,72}{22,4} = 0,3 \text{ mol} \] ### Bước 2: Tính số mol HNO3 tiêu thụ - Từ phản ứng 1: 1 mol Fe → 4 mol NO → 0,3 mol NO → 0,075 mol Fe - Từ phản ứng 2: 1 mol FeO → 2 mol NO → 0,3 mol NO → 0,15 mol FeO - Từ phản ứng 3: 1 mol Fe3O4 → 4 mol NO → 0,3 mol NO → 0,075 mol Fe3O4 - Từ phản ứng 4: 1 mol Fe2O3 → 3 mol NO → 0,3 mol NO → 0,1 mol Fe2O3 ### Bước 3: Tính tổng khối lượng của các chất - Khối lượng mol của các chất: - Fe: 56 g/mol - FeO: 72 g/mol - Fe3O4: 232 g/mol - Fe2O3: 160 g/mol Tổng khối lượng từ các số mol tính được: 1. Khối lượng Fe = 0,075 mol × 56 g/mol = 4,2 g 2. Khối lượng FeO = 0,15 mol × 72 g/mol = 10,8 g 3. Khối lượng Fe3O4 = 0,075 mol × 232 g/mol = 17,4 g 4. Khối lượng Fe2O3 = 0,1 mol × 160 g/mol = 16 g ### Bước 4: Tổng khối lượng hỗn hợp X \[ \text{Tổng khối lượng} = 4,2 + 10,8 + 17,4 + 16 = 48,4 g \] ### Bước 5: Tính phần trăm khối lượng - % khối lượng Fe: \[ \% \text{Fe} = \left( \frac{4,2}{22,4} \right) \times 100 \approx 18,75\% \] - % khối lượng FeO: \[ \% \text{FeO} = \left( \frac{10,8}{22,4} \right) \times 100 \approx 48,21\% \] - % khối lượng Fe3O4: \[ \% \text{Fe3O4} = \left( \frac{17,4}{22,4} \right) \times 100 \approx 77,68\% \] - % khối lượng Fe2O3: \[ \% \text{Fe2O3} = \left( \frac{16}{22,4} \right) \times 100 \approx 71,43\% \] ### Kết luận Thành phần % khối lượng của các chất trong hỗn hợp X là: - Fe: 18,75% - FeO: 48,21% - Fe3O4: 77,68% - Fe2O3: 71,43%