30 đề thi học sinh giỏi môn hóa học lớp 10 & 11 của các trường chuyên khu vực duyên hải đồng bằng bắc bộ có đáp án

Câu 4
(2,0
điểm)
1
2
Phản ứng ở cực dương: Au 3+ (aq) + 2e Au + (aq) K2
Phản ứng trong pin: Au 3+ (aq) + 2Fe 2+ (aq) Au + (aq) + 2Fe 3+ (aq) K
0 0
2( - ) / 0,059
10 E E
b) K = (K 1
1 ) 2 Au
3+
/Au
Fe
3+
/Fe
2+
.K2 =
Trong đó thế khử chuẩn của cặp Fe 3+ /Fe 2+ được tính (hoặc tính theo hằng số cân bằng)
như sau:
Fe 3+ + 3e € Fe E 0 (1) = -0,037 V, G 0 (1) = -3FE 0 (1)
Fe 2+ + 2e € Fe E 0 (2) = -0,440 V, G 0 (2) = - 2F E 0 (1)
0
Fe 3+ + e € Fe 2+ E 0 -ΔG (3) ΔG
0
(1) - ΔG
0
(2)
(3) = = = 3E 0 (1)- 2E 0 (2) = 0,77V
F
F
→ K = (K 1
1 ) 2 2(1,26 0,77) / 0,059
.K2 = 10
= 10 16,61
Ở điều kiện tiêu chuẩn, sức điện động chuẩn của pin trên sẽ là:
E 0 0 0
pin = E - E = 0,49 V
3+ + 3+ 2+
Au /Au Fe /Fe
a) FeO + H2SO4 FeSO4 + H2O (1)
Fe2O3 + 3H2SO4 Fe2(SO4)3 + 3H2O (2)
Fe2(SO4)3 + 2H2O + SO2 2FeSO4 + 2H2SO4 (3)
10FeSO4 + 2KMnO4+ 8H2SO4 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O (4)
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O 2H2SO4 + 2MnSO4 + K2SO4 (5)
b) Từ (1) và (4) ta có:
nFeO (trong 1,2180 gam mẫu) = 2
Fe
n = 5. n
MnO 4
= 5 . 0,10 . 15,26.10 -3 = 7,63.10 -3 (mol)
-3
7,63.10 . 0,8120
nFeO (trong 0,8120 gam mẫu) =
= 5,087.10 -3 (mol)
1,2180
mFeO (trong 0,8120 gam mẫu) = 72 . 5,087.10 -3 = 0,3663 (g)
và m
Fe2O
(trong 0,8120 gam mẫu) = 0,8120 . 0,65 – 0,3663 = 0,1615 (g)
3
n
Fe2O
(trong 0,8120 gam mẫu) = 0,1615 1,01.10 -3 (mol)
3
160
Tương tự, từ (3) và (5) ta có: nSO n 2 SO 2 (3)
nSO 2 (5)
Trong đó: n = n (trong 0,8120 gam mẫu)
SO 2 (3) Fe 2 (SO 4 ) 3
= n
Fe2O
(trong 0,8120 gam mẫu) = 1,01.10 -3 (mol)
3
5
n SO -
2 (5)
nMnO 4 (5)
2
= 5 1
( n
MnO n )
-
4
Fe
2 5
2
với: n 2
Fe = nFeO (trong 0,8120 gam mẫu) + 2.n
Fe2O
(trong 0,8120 gam mẫu)
3
n
SO 2 (5)
=
5 ( n 1
MnO - (n
FeO (trong 0,8120 gam mẫu) + 2.n
Fe
4
2O
(trong 0,8120 gam mẫu))
3
2 5
5 3 3 3
- 1
- -
n
SO 2 (5)
= 0,10 . 22,21.10 - (5,087.10 + 2 . 1,01.10 )
2
5
2.10-3 (mol).
Vậy: n SO
3,01.10 -3 (mol) V
2
SO 2
= 22,4 . 3,01.10 -3 = 0,0674 (lit)
% FeO = 0,3663 .100
0,8120
= 45,11 %
% Fe2O3 = 65 % – 45,11 % = 19,89 %
Vì Fe3O4 là hỗn hợp của FeO và Fe2O3 nên coi 19,2 gam X gồm: Fe, FeO và Fe2O3
PTHH:
Fe + 4HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1)
3FeO + 10HNO3 3Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (2)
Fe2O3 + 6HNO3 2Fe(NO3)3 + 3H2O (3)
0,5đ
0,5đ
0,75đ
0,75đ