Question

[Nguyễn Hoàng Nam]

Hỗn hợp chất rắn A gồm FeCO₃, FeS₂ và tạp chất trơ. Hỗn hợp khí B gồm 20% oxi và 80% nitơ về thể tích. Cho hỗn hợp A vào bình kín dung tích 10 lít ( không đổi) chứa lượng hỗn hợp B vừa đủ. Nung nóng bình cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các phản ứng cùng tạo ra một oxit sắt, oxit này phản ứng với dung dịch HNO₃ dư không tạo ra khí. Sau phản ứng, đưa nhiệt độ bình về 136,5⁰C, trong bình còn lại chất rắn X và hỗn hợp khí Y. Tỉ khối của Y so với H₂ bằng 17 và áp suất trong bình là P atm. Cho dòng khí CO dư đi qua X đun nóng, biết rằng chỉ xảy ra phản ứng khử oxit sắt thành kim loại và đạt hiệu suất 80%.Sau phản ứng thu được 27,96 gam chất rắn Z, trong đó kim loại chiếm 48,07% khối lượng.

(a) Tính giá trị của P ( coi thể tích chất rắn X là rất nhỏ) và thành phần % khối lượng tạp chất trong A.

(b) Cho Y phản ứng với oxi ( dư) có V₂O₅ ( xúc tác) ở 450⁰C, hấp thụ sản phẩm vào 592,8 gam nước, được dung dịch C ( D = 1,02 gam/ml). Tính nồng độ mol của dung dịch C. Giả thiết hiệu suất của quá trình là 100%.

Answer 1

[Ngô Quang Sinh]

a) Gọi số mol của FeCO₃: x (mol) ;

số mol của FeS₂: y (mol)

4FeCO₃ + O₂ → Fe₂O₃ + 4CO₂↑

x         → 0,25x             → x        (mol)

4FeS₂ +11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂↑

y       → 2,75y             → 2y        (mol)

∑ n_O2 = 0,25x + 2,75y (mol)

Cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất nên tỉ lệ về thể tích = tỉ lệ về số mol

=> n_N2 = 4n_O2 = 4(0,25x + 2,75y)

=> n_N2 = x + 11y (mol)

Vậy hỗn hợp Y gồm:

Khối lượng Fe có trong Z là:

Vì H = 80% => n_Fe2O3 (trong X) = 0,12. 100% : 80% = 0,15 (mol)

n_{Fe2O3 dư (trong Z)} = 0,15 – 0,12 = 0,03 (mol)

Khối lượng tạp chất trong Z = 27,96 – m_Fe – m_{Fe2O3 dư} = 27,96 – 0,24.56 – 0,03.160 = 9,72 (g)

Bảo toàn nguyên tố Fe => n_FeCO3 + n_FeS2 = 2n_{Fe2O3(trong X)}

=> x + y = 0,3 (2)

Từ (1) và (2) => x = 0,18 và y = 0,12 (mol)

Áp dụng công thức PV = nRT  ( với n = n_CO2 + n_SO2 + n_N2 = 0,18 + 2. 0,12 + 0,18 +11.0,12 = 1,92)

=> P.10 = 1,92.0,082. (136,5 +273)

=> P = 6,447 ( atm) ≈ 6,5 (atm)

Ta có: m_A = m_FeCO3 + m_FeS2 + m_{tạp chất} = 0,18.116 + 0,12.120 + 9,72 = 45 (g)

b) hỗn hợp Y gồm:

Cho hỗn hợp Y qua O₂ ( xúc tác V₂O₅ ) có phản ứng sau:

Khối lượng dd sau: m_{dd sau}  = m_SO3 + m_H2O = 0,24. 80 + 592,8 = 612 (g)