Nung 9,28 gam hỗn hợp A gồm FeCO3 và một oxit sắt Fe x O y trong không khí đến khối lượng không đổi. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 8 gam một oxit sắt duy nhất và khí CO2. Hấp thụ hết lượng khí CO2 vào 300 ml dung dịch Ba(OH)2 0,1M, kết thúc phản ứng thu được 3,94 gam kết tủa. Tìm công thức hoá học của oxit sắt Fe x O y ?

Đây là dạng câu hỏi tính toán hóa học cơ bản. Trước hết cần xác định dữ kiện đề bài đang cho dưới dạng khối lượng, số mol hoặc thể tích khí, sau đó chọn công thức phù hợp để tìm kết quả.

PTHH: 4FeCO3+ O2 → 2Fe2O3+ 4CO2 (1) 2Fe x O y+ (3x− 2y)/(2)O2 → xFe2O3 (2) Cho CO2 vào dung dịch Ba(OH)2

PTHH: CO2+ Ba(OH)2 → BaCO3 (3) Có thể: 2CO2+ Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (4) Trường hợp 1: Xảy ra các phản ứng 1, 2, 3 Trường hợp 2: Xảy ra các phản ứng 1, 2, 3, 4 Trong mỗi trường hợp ta tìm được mối liên hệ giữa x và y, từ đó tìm được công thức oxit sắt. Gọi công thức tổng quát của oxit sắt cần tìm là Fe x O y ( x, y Є N * )

PTHH: 4FeCO3+ O2 → 2Fe2O3+ 4CO2 (1) 2Fe x O y+ (3x− 2y)/(2)O2 → xFe2O3 (2) n Fe2O3 = 8/160 = 0,05 mol; n Ba(OH)2 = 0,3.0,1 = 0,03 mol; n BaCO3 = 3,94/197 = 0,02 mol Cho CO2 vào dung dịch Ba(OH)2

PTHH: CO2+ Ba(OH)2 → BaCO3 (3) Có thể: 2CO2+ Ba(OH)2 → Ba(HCO3)2 (4) Trường hợp 1: Xảy ra các phản ứng 1, 2, 3

Theo PT(1), (3): n FeCO3 = n CO2 = n BaCO3 = 0,02 mol

Theo (1): n Fe2O3 = 0,5.n FeCO3 = 0,01 mol → n Fe2O3 (2) = 0,05− 0,01 = 0,04 mol

Theo PT(2): n_Fe_xO_y = (2)/(x).n_Fe2O3 = (2)/(x).0,04 = (0,08)/(x)(mol)

Theo bài ra: m hỗn hợp = m FeCO3+ m FexOy = 9,28 (gam) ⇔ 0,02 × 116+ (0,08)/(x)(56x+ 16y) = 9,28 → (x)/(y) = (16)/(31) Loại trường hợp này vì không có oxit nào thỏa mãn. Trường hợp 2: Xảy ra các phản ứng 1, 2, 3, 4

Theo PT (3): n CO2 = n BaCO3 = 0,02 mol n CO2(4) = 2(0,03− 0,02) = 0,02 mol ⇒ ∑n CO2 = 0,04 mol

Theo PT (1), (3): n FeCO3 = n CO2 = 0,04 mol

Theo (1): n Fe2O3 = 0,5n FeCO3 = 0,02 mol ⇒ n Fe2O3(2) = 0,05− 0,02 = 0,03 mol

Theo PT(2): n_Fe_xO_y = (2)/(x).n_Fe2O3 = (2)/(x).0,03 = (0,06)/(x)(mol)

Theo bài ra: m hỗn hợp = m FeCO3+ m FexOy = 9,28 gam ⇔ 0,04 × 116+ (0,06)/(x)(56x+ 16y) = 9,28 → (x)/(y) = (3)/(4) → x = 3;y = 4

Vậy công thức oxit sắt là Fe3O4 (sắt từ oxit)

Đáp án C

Từ phân tích trên, đáp án đúng là C. Fe3O4.