Hoà tan hết hỗn hợp gồm 1,12 gam Fe và 9,28 gam Fe x O y trong dung dịch H 2 SO 4 đặc, nóng thu được dung dịch X và 0,784 lít khí SO 2 (đktc). Để phản ứng hết với lượng muối sắt (III) trong dung dịch X cần dùng vừa hết 3,52 gam Cu. Xác định công thức của Fe x O y .

Đáp án:     `Fe_3O_4` 

Giải thích các bước giải:

Các phản ứng có thể xảy ra :

`2Fe + 6H_2SO_4 (đ) overset(t^o)to Fe_2(SO_4)_3 + 3SO_2 + 6H_2O \ \ \ (1)`

`2Fe_xO_y + (6x-2y) H_2SO_4 (đ) overset(t^o)to xFe_2(SO_4)_3 + (3x-2y) SO_2 + (6x-2y) H_2O \ \ \ (2)`

`Fe + Fe_2(SO_4)_3 to 3FeSO_4 \ \ \ \ \ \ \ (3)`

`Cu + Fe_2(SO_4)_3 to CuSO_4 + 2FeSO_4 \ \ \ \ \ \ \ (4)`

Ta có :

`n_(Fe)=(1,12)/56=0,02 \ \ (mol)`

`n_(SO_2)=(0,784)/(22,4)=0,035 \ \ (mol)`

`n_(Cu)=(3,52)/64=0,055 \ \ (mol)`

Dung dịch `X` thu được là `: \ Fe_2(SO_4)_3 ; FeSO_4` (có thể).

Gọi `a` là số mol `FeSO_4` trong dung dịch `X.`

Theo `(4) : \ n_(Cu)=n_(Fe_2(SO_4)_3)=0,055 \ \ (mol)`

Gọi `b` là số mol `H_2SO_4` phản ứng.

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng phản ứng `1 to 3 :`

`qquad m_(Fe)+m_(Fe_xO_y)+m_(H_2SO_4)=m_(Fe_2(SO_4)_3)+m_(FeSO_4)+m_(SO_2)+m_(H_2O)`

`<=> 1,12+9,28+98b=0,055.400+152a+0,035.64+18b`

`<=> 80b-152a=13,84 qquad qquad (I)`

Bảo toàn mol `S : \ n_(H_2SO_4)=3n_(Fe_2(SO_4)_3)+n_(FeSO_4)+n_(SO_2)`

`<=> b=3.0,055+a+0,035`

`<=> b-a=0,2 qquad qquad (II)`

Giải `(I),(II) to` $\begin{cases}a=0,03\\b=0,23\end{cases}$

Bảo toàn mol `Fe : \ n_(Fe)+n_(Fe \ (Fe_xO_y))=n_(FeSO_4)+2n_(Fe_2(SO_4)_3)`

`to n_(Fe \ (Fe_xO_y))=0,03+2.0,055-0,02=0,12`

`to m_(O \ (Fe_xO_y))=9,28-0,12.56=2,56 \ \ (g)`

`to n_(O \ (Fe_xO_y))=(2,56)/16=0,16 \ \ (mol)`

Ta có : `x : y = n_(Fe) : n_(O) = 0,12 : 0,16 = 3 : 4`

`to` Công thức của oxit sắt là : `Fe_3O_4`