Hòa tan hết 2,72 gam hỗn hợp X gồm: FeS₂, FeS, Fe, CuS và Cu trong 500 ml dung dịch HNO₃ 1M, sau khi kết thúc các phản ứng thu được dung dịch Y và 0,07 mol một chất khí. Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl₂ thu được 4,66 gam kết tủa. Mặt khác, dung dịch Y có thể hòa tan tối đa m gam Cu. Biết trong các quá trình trên, sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵ là NO. Giá trị của m là

Chọn đáp án C

Phương pháp giải:

Coi hh X gồm Fe, Cu và S

2,72gXFe:x(mol)Cu:y(mol)S+HNO3:0,5→0,07molNO+ddYFe3+Fe2+H+SO42−NO3−+BaCl2du→4,66gBaSO4

Sử dụng bảo toàn nguyên tố S, H

Sử dụng bảo toàn khối lượng và bảo toàn e

Giải chi tiết:

Coi hh X gồm Fe, Cu và S

2,72gXFe:x(mol)Cu:y(mol)S+HNO3:0,5→0,07molNO+ddYFe3+Fe2+H+SO42−NO3−+BaCl2du→4,66gBaSO4

BTNT “S”: n_S = n_BaSO4 = 4,66 : 233 = 0,02 (mol)

quá trình nhường e

Fe → Fe⁺³ + 3e

x              → 3x (mol)

Cu → Cu⁺² + 2e

y               → 2y (mol)

S  + H₂O + 6e → 8H⁺ + SO₄^2-

0,02  →   0,12→ 0,16 (mol)

quá trình nhận e

4H⁺ + NO₃^‑ + 3e → NO + 2H₂O  (*)

0,28              0,21 ← 0,07 (mol)

Lượng H⁺ có trong dd Y là: n_H+ = n_HNO3 + 8n_S -  4n_NO = 0,5 + 8.0,02 - 4.0,07 = 0,38 (mol)

Ta có hệ: mhhX=56x+64y+0,02.32=2,72Bte:3x+2y+0,12=0,21⇒x=0,02y=0,015

Vậy dd Y chứa Fe3+:0,02molCu2+:0,015molH+:0,38molSO42−:0,02molNO3−:0,43mol+Cu:a(mol)→Fe2+:0,015molCu2+:0,015+amolSO42−:0,02molNO3−:+NO+H2O

Cho Cu vào dd Y có: n_NO = 1/4n_H+ = 1/4.0,38 = 0,095 (mol) (Nhìn theo tương tự như bán phản ứng (*))

Bảo toàn e ta có: 2n_Cu = n_Fe3+ + 3n­_NO = 0,02 + 3.0,095 → n_Cu = 0,1525 (mol)

→ m_Cu = 0,1525×64 = 9,76 (g)