Đáp án đúng: C
Phương pháp giải:
Bảo toàn khối lượng: mX + mH2SO4 + mKNO3 = mkhí + mmuối + mH2O → mH2O = ?
Xét dd Y + NaOH sau phản ứng thu được dd chứa Na+: 0,82 (mol); K+: 0,02 (mol) và SO42-: 0,42 (mol)
Bảo toàn điện tích cho dd thu được sau pư thấy vừa đủ nên Y không còn NO3-
Đặt tổng khối lượng của Fe2+, Fe3+, Mg2+ = a(g)
Đặt số mol của NH4+ = b (mol)
Từ mY và khối lượng kết tủa lập hệ pt tìm được a,b =?
BTNT "H" ta có: 2nH2SO4 = 2nH2 + 4nNH4+ + 2nH2O → nH2 = ? (mol)
BTKL: mNO3-(X) = mX - (mFe2+,Fe3+, Mg2+) = ? (g) → nNO3(X) = ? (mol)
BTNT "N": nN(trong hh khí Z) = nNO3-(X) + nKNO3 - nNH4+ = ? (mol)
BTKL: mZ = mH + mN + mO → mO(Z) = ? (g) → nO(Z) = ? (mol)
Z chứa H2: và hai trong 3 khí N2, NO, N2O
Biện luận giải nghiệm Z phù hợp.
Giải chi tiết:\(21,48(g)\left\{\begin{matrix}Fe\\ M\\ Fe(NO_{3})_{2}\end{matrix}\right.+\left\{\begin{matrix}H_{2}SO_{4}:0,42\\ KNO_{3}:0,02\end{matrix}\right.\rightarrow \left\{\begin{matrix}H_{2}O\\ 3,74(g)\left\{\begin{matrix}TH1:H_{2},N_{2},NO\\ TH2:H_{2},N_{2},N_{2}O\\ TH3:H_{2},NO,N_{2}O\end{matrix}\right.\\ ddY\left\{\begin{matrix}Fe^{2+},Fe^{3+},Mg^{2+}:a(g)\\ NH_{4}^{+}:b(mol)\\ K^{+}\\ SO_{4}^{2-}\end{matrix}\right.\overset{+NaOH:0,82(mol)}{\rightarrow}\left\{\begin{matrix}26,57(g)↓\left\{\begin{matrix}Fe(OH)_{2}\\ Fe(OH)_{3}\\ Mg(OH)_{2}\end{matrix}\right.\\ dd\left\{\begin{matrix}Na^{+}:0,82\\ K^{+}:0,02\\ SO_{4}^{2-}:0,42\end{matrix}\right.\end{matrix}\right.\end{matrix}\right.\)
BTKL: mX + mH2SO4 + mKNO3 = mkhí + mmuối + mH2O
→ mH2O = 21,48 + 0,42.98 + 0,02.101 - 3,74 - 54,08 = 6,84 (g) → nH2O = 0,38 (mol)
Xét dd Y + NaOH sau phản ứng thu được dd chứa Na+: 0,82 (mol); K+: 0,02 (mol) và SO42-: 0,42 (mol)
Bảo toàn điện tích cho dd thu được sau pư thấy vừa đủ nên Y không còn NO3-
Đặt tổng khối lượng của Fe2+, Fe3+, Mg2+ = a(g)
Đặt số mol của NH4+ = b (mol)
→ nOH- trong kết tủa = 0,82 - b (mol)
Ta có hệ pt:
\(\left\{ \begin{array}{l}{m_Y} = a + 18b + 0,02.39 + 0,42.96 = 54,08\\{m_ \downarrow } = a + 17.(0,82 - b) = 26,57\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 12,8{\mkern 1mu} (g)\\b = 0,01{\mkern 1mu} (mol)\end{array} \right.\)
BTNT "H" ta có: 2nH2SO4 = 2nH2 + 4nNH4+ + 2nH2O → nH2 = (2.0,42-4.0,01 - 2.0,38)/2 = 0,02 (mol)
BTKL: mNO3-(X) = mX - (mFe2+,Fe3+, Mg2+) = 21,48 - 12,8 = 8,68 (g) → nNO3(X) = 0,14 (mol)
BTNT "N": nN(trong hh khí Z) = nNO3-(X) + nKNO3 - nNH4+ = 0,14 + 0,02 - 0,01 = 0,15 (mol)
BTKL: mZ = mH + mN + mO → mO(Z) = 3,74 - 0,02.2 - 0,15.14 = 1,6 (g) → nO(Z) = 0,1 (mol)
Z chứa H2 : 0,02 (mol) và hai trong 3 khí N2, NO, N2O
TH1: Z chứa H2: 0,02 (mol) và N2 và NO: 0,1 (mol)
nN(Z) = 0,15 (mol) → nN2 = 0,025 (mol) → Loại vì không có hai khí có cùng số mol
TH2: Z chứa H2: 0,02 (mol) và N2 và N2O: 0,1 (mol)
nN(Z) = 0,15 (mol) → nN2 âm → loại
TH3: Z chứa H2: 0,02 (mol) và NO: x (mol) và N2O: y (mol)
Ta có hệ: \(\left\{\begin{matrix}x+2y=0,1\\ x+y=0,1\end{matrix}\right.\Rightarrow x=y=0,05\)
\(\% {V_{{N_2}O}} = \frac{{0,05}}{{0,02 + 0,05 + 0,05}}.100\% = 41,67\% {\text{ }}\)
Đáp án C
