Phương pháp giải:

Bảo toàn nguyên tố S

Vì 2Fe(OH)₃ ⇔Fe₂O₃.3H₂O và FeCO₃ ⇔ FeO.CO₂ nên lược bỏ lượng CO₂ (trong FeCO₃) và lượng H₂O (trong Fe(OH)₃). Viết sơ đồ bài toán, áp dụng bảo toàn H, O

Lời giải chi tiết:

Phần 1 + dd HCl

n_{hh khí(đktc)} = 1,568/22,4 = 0,07 (mol); M_hh = 10×M_H2 = 10.2 = 20 (g/mol)

⟹ m_{hh khí} = n×M= 0,07.20 = 1,4 (g)

Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl­₃ + 3H₂O (1)

Fe₃O₄ + 8HCl → 2FeCl₃ + FeCl₂ + 4H₂O (2)

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑ (3)

FeCO₃ + 2HCl → FeCl₂ + CO₂↑+ H₂O (4)

Hỗn hợp khí thu được gồm H₂ và CO₂.

Đặt \(\left\{ \begin{array}{l}{n_{{H_2}}} = a(mol)\\{n_{C{O_2}}} = b(mol)\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{n_{hh}} = a + b = 0,07\\{m_{hh}} = 2a + 44b = 1,4\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = 0,04 = {n_{{H_2}}}\\b = 0,03 = {n_{C{O_2}}}\end{array} \right.\)

Theo PTHH (3): n_Fe = n_H2 = 0,04 (mol)

Theo PTHH (4): n_FeCO3 = n_CO2 = 0,03 (mol)

Phần 2:

Hỗn hợp 2 khí trong đó có SO₂ ⟹ khí còn lại là CO₂

n_{hh khí(đktc)} = 2,688/22,4 = 0,12 (mol) ⟹ n_SO2 = n_hh - n_CO2 = 0,12 – 0,03 = 0,09 (mol)

2Fe + 6H₂SO₄ (đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O (5)

2FeCO₃ + 4H₂SO₄ (đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2CO₂ + 4H₂O (6)

2Fe₃O₄ + 10H₂SO₄ (đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O (7)

2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄ (đặc) \(\xrightarrow{{{t^0}}}\)Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O (8)

Vì thu được hỗn hợp muối sunfat nên có thể xảy ra phản ứng sau:

Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄ (9)

Ta có sơ đồ: X + H₂SO­4­ (0,345 mol) → \(34,56(g)\left\{ \begin{array}{l}FeS{O_4}\\F{e_2}{(S{O_4})_3}\end{array} \right. + \left\{ \begin{array}{l}S{O_2}:0,09\,mol\\C{O_2}:0,03\,mol\end{array} \right. + {H_2}O\)

Bảo toàn nguyên tố S: n_SO4(muối) = n_H2SO4 – n_SO2 = 0,345 – 0,09 = 0,225 (mol)

⟹ m_Fe(X) = m_{muối sunfat} – m_SO4(muối) = 34,56 – 96.0,225 = 10,08 (g)

Vì 2Fe(OH)₃ ⇔Fe₂O₃.3H₂O và FeCO₃ ⇔ FeO.CO₂ nên nếu lược bỏ lượng CO₂ (trong FeCO₃) và lượng H₂O (trong Fe(OH)₃) ta sẽ có 2 sơ dồ như sau:

\(\left\{ \begin{array}{l}Fe:10,08\,(g)\\O:\,x(mol)\end{array} \right. + HCl \to m(g)\left\{ \begin{array}{l}FeC{l_2}\\FeC{l_3}\end{array} \right. + 0,04\,mol\,{H_2} + {H_2}O\,(1)\)

\(\left\{ \begin{array}{l}Fe:10,08\,(g)\\O:\,x(mol)\end{array} \right. + 0,345\,mol\,{H_2}S{O_4} \to \left\{ \begin{array}{l}FeS{O_4}\\F{e_2}{(S{O_4})_3}\end{array} \right.(0,255\,mol\,S{O_4}) + 0,09\,mol\,S{O_2} + {H_2}O\,(2)\)

BTNT “H”: n_H2O(2) = n_H2SO4 = 0,345 (mol

BTNT “O”: x + 0,345.4 = 0,255.4 + 0,09.2 + 0,345 ⟹ x = 0,165 (mol) ⟹ n_H2O(1) = 0,165 (mol)

BTNT “H”: n_HCl = 0,04.2 + 0,165.2 = 0,41 (mol) ⟹ n_Cl(muối) = 0,41 (mol)

⟹ m = 10,08 + 35,5.0,41 = 24,635 (g)

Lưu ý:

Bài toán không cho dữ liệu “sản phẩm không có muối amoni” như các đề thường thấy, nhưng theo tính chất cơ bản của sắt và hợp chất của sắt trong giới hạn chương trình xem như không tạo muối amoni”