Cho 51,2 gam hỗn hợp X gồm: MgO, CuO, Fe3O4 tác dụng với H2 dư nung nóng ở nhiệt độ cao cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng thu được 41,6 gam chất rắn. Mặt khác 0,15 mol hỗn hợp X tác dụng vừa đủ với 225 ml dung dịch HCl 2M. a) Viết các phương trình hóa học xảy ra. b) Tính số nguyên tử của nguyên tố Fe có trong 51,2 gam hỗn hợp X.

Đáp án `+` Giải thích các bước giải:

$\rm -TN_1:$
Gọi $\begin{cases} \rm n_{MgO}=a(mol) \\ \rm n_{CuO}=b(mol)\\ \rm n_{Fe_3O_4}=c(mol) \end{cases}$

$\rm \Rightarrow 40a + 80b + 232c = 51,2 (*)$
$\rm PTHH:$
$\rm CuO + H_2 \xrightarrow{t^o} Cu + H_2O(1)$
$\rm Fe_3O_4 + 4H_2 \xrightarrow{t^o} 3Fe + 4H_2O(2)$
Theo PT $\rm (1): n_{Cu} = n_{CuO} = b (mol)$
Theo PT $\rm (2): n_{Fe} = 3n_{Fe_3O_4} = 3c (mol)$
$\rm \Rightarrow 40a + 64b + 3c.56 = 41,6$
$\rm \Leftrightarrow 40a + 64b + 168c = 41,6 (**)$
$\rm TN_2: n_{HCl} = 0,225.2 = 0,45 (mol)$
Gọi $\begin{cases} \rm n_{MgO} = ak (mol) \\ \rm n_{CuO} = bk(mol) \\ \rm n_{Fe_3O_4} = ck (mol) \end{cases}$

$\rm \Rightarrow ak + bk + ck = 0,15 (***)$
$\rm PTHH:$
$\rm MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O(3)$
$\rm CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O(4)$
$\rm Fe_3O_4 + 8HCl \rightarrow FeCl_2 + 2FeCl_3 + 4H_2O(5)$
Theo PT $\rm (3), (4), (5): n_{HCl} = 2n_{MgO} + 2n_{CuO} + 8n_{Fe_3O_4}$
$\rm \Rightarrow 2ak + 2bk + 8ck = 0,45 (****)$

Từ $\rm (*),(**),(***),(****) \Rightarrow \begin{cases} \rm a=0,3\\ \rm b=0,2 \\ \rm c=0,1\\ \rm k=0,25 \end{cases}$

$\rm \Rightarrow n_{Fe} = 3n_{Fe_3O_4} = 0,3 (mol)$

$\rm \Rightarrow$ Số nguyên tử $\rm Fe: 0,3.6.10^{23} = 1,8.10^{23} (\text{nguyên tử})$