Hòa tan hết 15,0g hỗn hợp X gồm Fe, Fe₃O₄, FeCO₃ và Fe(NO₃)₂ trong dung dịch chứa NaHSO₄ và 0,16 mol HNO₃, thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí Z gồm CO₂ và NO (tỉ lệ mol 1: 4). Nếu cho dung dịch Y hòa tan tối đa 8,64g bột Cu, thấy thoát ra 0,03 mol NO. Nếu cho dung dịch Ba(OH)₂ dư vào Y, thu được 154,4g kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn và khí NO là sản phẩm khử duy nhất của các quá ...

Đáp án C

Có: n_Cu = 8,64: 64 = 0,135 mol ; n_NO = 0,03 mol

n_{H+ dư} = 4n_NO = 4.0,03 = 0,12 mol (vì Cu + Y tạo khí NO => H⁺ dư ) => Y chỉ có Fe³⁺

- Khi Y + lượng Cu tồi đa => Fe³⁺ phản ứng hết (Cu + 2Fe³⁺ → Cu²⁺ + 2Fe²⁺)

Bảo toàn electron: n_Fe3+ + 3n_NO = 2n_Cu  => n_Fe3+ = 2.0,135 – 0,03.3 = 0,18 mol

Khi Y + Ba(OH)₂ dư thì n_Fe(OH)3 = n_Fe3+ = 0,18 mol

m_{kết tủa} = 154,4g = m_Fe(OH)3 + m_BaSO4 => m_BaSO4 = 154,4 – 107.0,18 = 135,14g

=> n_BaSO4 = 0,58 mol

- Dung dịch Y chứa: Fe³⁺ (0,18 mol) ; SO₄^2- (0,58 mol) ; Na⁺ (0,58 mol) ; H⁺ dư (0,12 mol)

Bảo toàn điện tích: 3n_Fe3+ + n_Na+ + n_{H+ dư} = 2n_SO4 + n_NO3 => n_NO3 = 0,08 mol

Đặt a, b, c,d lần lượt là số mol của Fe, Fe₃O₄, FeCO₃, Fe(NO₃)₂

=> m_X = 56a + 232b + 116c + 180d = 15 (1)

-Bảo toàn nguyên tố Fe: n_{nguyên tố Fe(X)} = a + 3b + c + d = 0,18 mol = n_Fe3+ (2)

- Bảo toàn C: n_CO2 = n_FeCO3 = c => Trong Z: n_NO = 4c (vì n_CO2: n_NO = 1: 4)

X + hỗn hợp dung dịch thì:

Fe cho 3e ; Fe₃O₄ cho 1e (thực chất là FeO.Fe₂O₃ => FeO cho 1e) ; FeCO₃ cho 1e ; Fe(NO₃)₂ cho 1e để tạo thành Fe³⁺

Bảo toàn electron: 3n_Fe + n_Fe3O4 + n_FeCO3 + n_Fe(NO3)2 = 3n_NO

=>  3a + b + c + d = 3.4c (3)

Bảo toàn N: 2n_Fe(NO3)2 + n_HNO3 = n_{NO3 (Y)} + 4n_NO => 2d + 0,16 = 0,08 + 4c (4)

Giả hệ (1,2,3,4) => a = 0,1 ; b = 0,01 ; c = 0,03 ; d = 0,02 mol

=> %m_Fe = 0,1.56: 15 = 37,33%