Bài tập: Hòa tan hoàn toàn 49, 6 g hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄ bằng dung dịch H₂SO₄ đặc nóng thu được dung dịch Y và 8, 96 lít khí SO₂ (đktc)

a. Tính khối lượng oxi trong X

b. Tính khối lượng muối trong dung dịch Y

Giải

Cách 1: Phương pháp đại số

Từ khối lượng hỗn hợp là 49, 6g ta có phương trình

56x + 72y + 232z + 160t = 49,6          (I)

Từ số mol khí SO2 = 8,96  : 22,4 = 0, 4 ta có

3x + 0,5y + 0,5z = 0,4          (II)

Lại có   số mol oxi là:  y + 4z + 3t

Lấy   (I) .  3   ;   (II)  .   56

Trừ cho nhau ta có:

160x  +  640y   +   480z    =      104

Suy ra :   Chia cho 160 ta có

y  +   4z    +    3t   =   0,65    (Bằng chính số mol oxi)     

Nên ta có % oxi trong hỗn hợp là 20,97%

Suy ra        n_Fe = 0,7 (mol)

Có thể dùng định luật bảo toàn khối lượng để tính số gam muối bằng cách dựa vào n_O2  và n_SO2

Suy ra        n_muối =  0,7  :  2

Suy ra        m_muối  =  0,35  .  400   =  140  (g)

Cách 2: Phương pháp quy đổi

Quy đổi ra hỗn hợp chỉ có  Fe và  Fe₃O₄

Lúc này chỉ có phương trình (1) và (3) xảy ra

Ta có hệ phương trình

Tính toán ta cũng thu được kết quả cách trên

Chú ý ta có thể quy hỗn hợp về các dạng khác nhau: như  Fevà FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄; Fe và  Fe₂O₃   ...

Cách 3:  Phương pháp số học

Giả sử trong hỗn hợp chỉ có sắt

Lúc này chỉ có phương trình (1) xảy ra

Từ số mol của SO₂ ta có

Suy ra số mol sắt tạo khí là

n_Fe  = .0,4   

m_Fe  =  56.2/3.0,4    

Trong hỗn hợp chỉ có Fe₂O₃    không tạo khí SO₂ nên khối lượng của nó là

m _Fe2O3  =  49,6 - 56 . 2/3.0,4 

Suy ra ta có

n_O2 = 3n Fe₂O_{3 =} (49,6 - 56 . 2/3.0,4):160

Suy ra  n_O2 = 0,65  mol

Suy ra  m _O2 = 10,4g

m_Fe  =  39,2g  

Tính toán tương tự ta cũng được kết quả như trên.