Nung m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe(NO3)2, Fe(NO3)3 và FeCO3 trong bình kín (không có không khí). Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn Y và khí Z có tỉ khối so với H2 là 22,5 (giả sử khí NO2 sinh ra không tham gia phản ứng nào khác). Cho Y tan hoàn toàn trong dung dịch kiềm 0,01 mol KNO3 và 0,15 mol H2SO4 (loãng), thu được dung dịch chỉ chứa 21,23 gam muối trung hòa của kim loại và hỗn hợp 2 khí có tỉ khối so với H2 là 8 (trong đó có một khí hóa nâu trong không khí). Giá trị của m là

Khi nung X: \(\left\{ \begin{gathered} {\text{2NO}}_3^ - {\text{ }}\xrightarrow{{{{\text{t}}^0}}}{\text{ 2N}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{ + }}\frac{1}{2}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{ + O}}_{{\text{oxit}}}^{2 - } \hfill \\ {\text{x x x/4 x/2}} \hfill \\ {\text{CO}}_3^{2 - }{\text{ }}\xrightarrow{{{{\text{t}}^0}}}{\text{ C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{ + O}}_{{\text{oxit}}}^{2 - } \hfill \\ {\text{x x x }} \hfill \\ \end{gathered} \right.{\text{ }}\)

Giả sử hỗn hợp khí Z gồm có NO₂ (46) và CO₂ (44), lượng khí O₂ sinh ra (x/4 mol) phản ứng hết với Fe và FeO.

- Dùng quy tắc được chéo tính nhanh được \({{\text{n}}_{{\text{N}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}{\text{ = }}{{\text{n}}_{{\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}}}{\text{ = x (mol)}}\)

\(\underbrace {({\text{X}})\left\{ \begin{gathered} {\text{Fe}} \hfill \\ {\text{Fe(N}}{{\text{O}}_{\text{3}}}{{\text{)}}_{\text{2}}} \hfill \\ {\text{Fe(N}}{{\text{O}}_{\text{3}}}{{\text{)}}_{\text{3}}} \hfill \\ {\text{FeC}}{{\text{O}}_{\text{3}}}{\text{ }} \hfill \\ \end{gathered} \right.}_{{\text{m gam}}}{\text{ }}\xrightarrow{{{{\text{t}}^0}}}\left| \begin{gathered} ({\text{Z}})\left\{ \begin{gathered} {\text{C}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{ (x)}} \hfill \\ {\text{N}}{{\text{O}}_{\text{2}}}{\text{ (x) }} \hfill \\ \end{gathered} \right. \hfill \\ ({\text{Y}})\left\{ \begin{gathered} {\text{Fe}}{\text{, F}}{{\text{e}}^{2 + }}{\text{, F}}{{\text{e}}^{3 + }} \hfill \\ {{\text{O}}^{2 - }}{\text{ (2}}{\text{.}}\frac{{\text{x}}}{4}{\text{ + }}\frac{{\text{x}}}{2}{\text{ + x = 2x) }} \hfill \\ \end{gathered} \right.{\text{ + }}\left\{ \begin{gathered} {{\text{K}}^{\text{ + }}}{\text{ (0}}{\text{,01)}} \hfill \\ {\text{NO}}_3^ - {\text{ (0}}{\text{,01)}} \hfill \\ {{\text{H}}^ + }{\text{ (0}}{\text{,3)}} \hfill \\ {\text{SO}}_4^{2 - }{\text{ (0}}{\text{,15) }} \hfill \\ \end{gathered} \right.{\text{ }}\xrightarrow{{(2)}}\underbrace {\left\{ \begin{gathered} {{\text{K}}^{\text{ + }}}{\text{ (0}}{\text{,01)}} \hfill \\ {\text{SO}}_4^{2 - }{\text{ (0}}{\text{,15)}} \hfill \\ {\text{F}}{{\text{e}}^{{\text{n + }}}}{\text{ }} \hfill \\ \end{gathered} \right.}_{21,23{\text{ gam}}}{\text{ + hh T}}\left\{ \begin{gathered} {\text{NO (0}}{\text{,01)}} \hfill \\ {{\text{H}}_{\text{2}}}{\text{ (0}}{\text{,01) }} \hfill \\ \end{gathered} \right. \hfill \\ \end{gathered} \right.{\text{ }}\)

(M_T = 16 ⇒ trong T có H₂ ⇒ \({\text{NO}}_3^ - \) hết, \({{\text{n}}_{{\text{NO}}}}{\text{ = }}{{\text{n}}_{{\text{NO}}_3^ - }}{\text{ = 0}}{\text{,01}}\).

Dùng quy tắc đường chéo cho hỗn hợp T ta được \({{\text{n}}_{{\text{NO}}}}{\text{ = }}{{\text{n}}_{{{\text{H}}_2}}}{\text{ = 0}}{\text{,01}}\)

Nhận xét: \({\text{m = }}{{\text{m}}_{{\text{Fe}}}}{\text{ + }}{{\text{m}}_{{\text{NO}}_3^ - }}{\text{ + }}{{\text{m}}_{{\text{CO}}_3^{2 - }}}{\text{ }}\)

* Tính m_Fe = 21,32 – (0,01.39) – (0,15.96) = 6,44 (g) (n_Fe = 0,115)

 Số mol ion H⁺ tham gia phản ứng (2): \({\text{m = }}{{\text{m}}_{{\text{Fe}}}}{\text{ + }}{{\text{m}}_{{\text{NO}}_3^ - }}{\text{ + }}{{\text{m}}_{{\text{CO}}_3^{2 - }}}{\text{ }}\)

( kiểm tra lại, nếu Fe chuyển hết thành Fe³⁺ thì mol O^2- cần là (0,115.3):2 = 0,1725 > 0,12 ⇒ O₂ hết (phù hợp với giả sử trên)

⇒  m = 6,44 + (0,06.62) + (0,06.60) = 13,76 (g)

⇒ Chọn D.