Tiến hành phản ứng nhiệt nhôm hoàn toàn m gam hỗn hợp X gồm Al và Fe a O b (trong điều kiện không có không khí) thu được hỗn hợp Y. Nghiền nhỏ, trộn đều hỗn hợp Y rồi chia thành hai phần:− Phần 1 có khối lượng 14,49 gam gam được hòa tan hết trong dung dịch HNO3 dư, đun nóng thu được dung dịch Z và 0,165 mol khí NO (sản phẩm khử duy nhất).− Phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH dư, đun nóng thu được 0,015 mol khí H2 và còn lại 2,52 gam chất rắn (biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thể tích các khí đo ở điều kiện tiêu chuẩn). Công thức của Fe a O b và giá trị của m là:

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.

Phần 2: n H2 → n Al dư Do Al dư nên oxit sắt bị khử hết → Chất rắn còn lại là Fe Phần 1: có cùng tỉ lệ số mol như phần 2 Áp dụng định luật bảo toàn electron để tìm số mol Al, Fe và Al2O3 có trong hỗn hợp Y. Có n Al, n Fe suy ra n O trong Fe a O b

Từ đó suy ra công thức của oxit sắt. Giá trị m = m phần 1+ m Phần 2 Phần 2: n H2 = 0,015 mol → n Al dư = 0,01 mol Do Al dư nên oxit sắt bị khử hết → Chất rắn còn lại là Fe: 2,52 gam → n Fe = 0,045 mol Phần 1: có cùng tỉ lệ số mol như phần 2 nên n Al = x mol; n Fe = 4,5x mol và m Al2O3 = y mol → 27x+ 56.4,5x+ 102y = 14,49 gam Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3.n Al+ 3.n Fe = 3.n NO → 3x+ 3.4,5x = 3.0,165 Giải hệ ta có: x = 0,03 và y = 0,06

Vậy phần 1 gấp 3 lần phần 2

Suy ra m = m X = 14,49+ 14,49/3 = 19,32 gam Xét phần 1:

Bảo toàn nguyên tố Al ta có: n Al = n Al dư+ 2.n Al2O3 = x+ 2y = 0,15 mol

Ta có: n Fe = 4,5x = 0,135 mol

Suy ra m O = 14,49− m Al− m Fe = 14,49- 0,15.27- 0,135.56 = 2,88 gam suy ra n O = 0,18 mol → Tỉ lệ a: b = n Fe: n O = 0,135: 0,18 = 3:4

Suy ra công thức oxit là Fe3O4

Đáp án C

Từ phân tích trên, đáp án đúng là C. Fe3O4 và 19,32.