Đốt cháy hết 1,44 gam cacbon trong bình kín chứa 1,792 lít O2 (đktc), thu được hỗn hợp khí T. Dẫn toàn bộ T vào ống sứ nung nóng chứa 10,4 gam hỗn hợp rắn X gồm MgCO3, Zn và Fe3O4 (trong đó oxi chiếm 23,077% về khối lượng), thu được hỗn hợp rắn Y và 2,912 lít khí duy nhất (đktc). Hòa tan toàn bộ Y trong dung dịch HNO3 (dư), thu được 0,026 mol NO và 0,014 mol N2 O. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Số mol HNO3 tham gia phản ứng có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

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.

Từ phản ứng đốt cháy cacbon tính được số mol của CO và CO2 trong hỗn hợp T. Sơ đồ phản ứng: Dẫn toàn bộ T vào ống sứ nung nóng chứa chất rắn X gồm MgCO3, Zn và Fe3O4 thu được hỗn hợp rắn Y và 2,912 lít khí duy nhất (đktc)

Vậy khí duy nhất là khí CO2 → n CO2 = 0,13 (mol)

Bảo toàn nguyên tố C tính được số mol MgCO3 trong hỗn hợp X

Từ % khối lượng oxi trong X tính được số mol O trong X, từ đó tính được số mol Fe3O4

Từ khối lượng chất rắn X ta tính được số mol Zn

Bảo toàn nguyên tố O ta có: n O (Y) = n O (T)+ n O (X)− 2n CO2­ Quy đổi hỗn hợp Y thành Mg, Zn, Fe và O. Hòa tan toàn bộ Y trong dung dịch HNO3 (dư), thu được dung dịch chứa Mg(NO3 ) 2, Zn(NO3 ) 2, Fe(NO3 ) 3, có thể có NH4 NO3. Áp dụng định luật bảo toàn electron ta tính được số mol NH4 NO3. Số mol HNO3 đã phản ứng được tính bằng biểu thức n HNO3 (pư) = 4.n NO+ 10.n N2O+ 10.n NH4NO3+ 2.n O Đốt cháy cacbon trong oxi ta có các PTHH sau: C+ O2 → CO2 (1) 2C+ O2 → 2CO (2) Đặt n O2 (1) = x mol; n O2 (2) = y mol

Ta có: n C = x+ 2y = 0,12 mol và n O2 = x+ y = 0,08 mol Giải hệ trên ta có: x = 0,04 mol và y = 0,04 mol Hỗn hợp T gồm \ CO2:0,04(mol); CO:0,08(mol). Sơ đồ phản ứng: Dẫn toàn bộ T vào ống sứ nung nóng chứa chất rắn X gồm MgCO3, Zn và Fe3O4 thu được hỗn hợp rắn Y và 2,912 lít khí duy nhất (đktc)

Vậy khí duy nhất là khí CO2 → n CO2 = 0,13 (mol)

Bảo toàn nguyên tố C ta có: n MgCO3 = n CO2 sinh ra− (n CO2 (T)+ n CO(T) ) = 0,13− (0,04+ 0,08) = 0,01 (mol) Do oxi chiếm 23,077% về khối lượng chất rắn X nên n O (X) = 10,4.23,077%/16 = 0,15 (mol)

Bảo toàn nguyên tố O ta có: n O (X) = 3.n MgCO3+ 4.n Fe3O4 = 0,15 mol → n Fe3O4 = 0,03 (mol)

Từ khối lượng chất rắn X ta tính được n Zn = 0,04 mol

Bảo toàn nguyên tố O ta có: n O (Y) = n O (T)+ n O (X)− 2n CO2­ = 2.0,04+ 0,08+ 0,15− 2.0,13 = 0,05 (mol) Quy đổi hỗn hợp Y thành Mg (0,01 mol), Zn (0,04 mol), Fe (0,09 mol) và O (0,05 mol) Hòa tan toàn bộ Y trong dung dịch HNO3 (dư), thu được dung dịch chứa Mg(NO3 ) 2, Zn(NO3 ) 2, Fe(NO3 ) 3, có thể có NH4 NO3. Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: n e cho = n e nhận

Suy ra 2.n Mg+ 2.n Zn+ 3.n Fe = 2.n O+ 3.n NO+ 8.n N2O+ 8.n NH4NO3 → n NH4NO3 = 0,01 mol Số mol HNO3 đã phản ứng là: n HNO3 (pư) = 4.n NO+ 10.n N2O+ 10.n NH4NO3+ 2.n O = 4.0,026+ 10.0,014+ 10.0,01+ 2.0,05 = 0,444 (mol) gần nhất với giá trị 0,45 mol

Đáp án A

Từ phân tích trên, đáp án đúng là A. 0,45.