Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ vào dung dịch HCl dư, thu được a mol H₂ và dung dịch chứa 31,19 gam hỗn hợp muối. Mặt khác, hòa tan hoàn toàn m gam X trong dung dịch chứa 0,55 mol H₂SO₄ (đặc) đun nóng, thu được dung dịch Y và 0,14 mol SO₂ (sản phẩm khử duy nhất của S⁺⁶). Cho 400 ml dung dịch NaOH 1M vào Y, sau khi phản ứng kết thúc được 10,7 gam một chất kết tủa. Giá trị của ...

Đáp án D

nNaOH=0,4 mol→nOH−=0,4 mol

nH2SO4=0,55 mol→nH+=1,1 mol

Gọi số mol của FeCl₂, FeCl₃ trong muối lần lượt là x, y mol →127x+162y=31,15 (*)

Quy đổi hỗn hợp X thành Fe và O.

Bảo toàn nguyên tố Fe:   nFe=x+y mol

Gọi số mol của O trong hỗn hợp X là z mol.

Xét phản ứng của X với H₂SO₄ đặc, nóng.

Trường hợp 1: H₂SO₄ đặc, nóng dư.

→ Kết tủa là Fe(OH)₃, nFeOH3=0,1 mol 

Quá trình cho nhận electron:

Bảo toàn electron: 3nFe=2nO+2nSO2

⇔3x+y=2z+2.0,14→3x+3y−2z=0,28 (**)

Ta có: 4H⁺ + _SO42− + 2e → SO₂ + 2H₂O

       0,56              ← 0,14                mol

Theo phương trình số mol H⁺ phản ứng tạo ra SO₂ là 0,56 mol.

→nH+ pö=0,56+2z mol→nH+ dö=1,1−0,56−2z mol

Dung dịch Y chứa Fe³⁺, H⁺ dư, SO42− .

Khi cho NaOH vào dung dịch Y: nH++3nFeOH2=nOH−

⇔1,1−0,56−2z+3.0,1=0,4

→                           z=0,22 mol          (***)

Từ (*), (**), (***) suy ra: x=0,22 ;   y=0,02

Bảo toàn nguyên tố Cl: nHCl=nCl−=2nFeCl2+3nFeCl3

→nHCl=2.0,22+3.0,02=0,5 mol

Bảo toàn nguyên tố H và O: nHCl=2nH2+2nH2O=2nH2+2nOX

→nH2=12.0,5−0,22.2=0,03 mol

Trường hợp 2: H₂SO₄ không dư.

Ta có: Y phản ứng với NaOH thu được kết tủa duy nhất → Trong Y chứa muối duy nhất Fe²⁺ hoặc Fe³⁺.

Trong Y có: nSO42−=nH2SO4−nSO2=0,55−0,14=0,41 mol

Giả sử Y chứa Fe³⁺: nFeOH3=0,1 mol→nFe3+=0,1 mol

Mặt khác, bảo toàn điện tích trong Y ta thấy: 3nFe3+≠2nSO42−→  Loại.

Giả sử Y chứa Fe²⁺: nFeOH2=10,790=0,12 mol→nFe2+=0,12 mol

Mặt khác, bảo toàn điện tích trong Y, ta thấy: 2nFe2+≠2nSO42−→  Loại.