Google
Câu hỏi: 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 a là
A. 0,05.
B. 0,04.
C. 0,06.
D. 0,03.
A. 0,05.
B. 0,04.
C. 0,06.
D. 0,03.
${{n}_{NaOH}}=0,4 mol\to {{n}_{O{{H}^{-}}}}=0,4 mol$
${{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}=0,55 mol\to {{n}_{{{H}^{+}}}}=1,1 mol$
Gọi số mol của FeCl2, FeCl3 trong muối lần lượt là x, y mol $\to 127x+162y=31,15$ $\left( * \right)$
Quy đổi hỗn hợp X thành Fe và O.
Bảo toàn nguyên tố Fe: ${{n}_{Fe}}=x+y mol$
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, ${{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{3}}}}=0,1 mol $
Quá trình cho nhận electron:
Bảo toàn electron: $3{{n}_{Fe}}=2{{n}_{O}}+2{{n}_{S{{O}_{2}}}}$
$\Leftrightarrow 3\left( x+y \right)=2z+2.0,14\to 3x+3y-2z=0,28$ $\left( ** \right)$
Ta có: 4H+ + $SO_{4}^{2-}$ + 2e → SO2 + 2H2O
0,56← 0,14mol
Theo phương trình số mol H+ phản ứng tạo ra SO2 là 0,56 mol.
$\to {{n}_{{{H}^{+}} phan\_ung}}=0,56+2z mol\to {{n}_{{{H}^{+}} du}}=1,1-0,56-2z mol$
Dung dịch Y chứa Fe3+, H+ dư, $SO_{4}^{2-}$.
Khi cho NaOH vào dung dịch Y: ${{n}_{{{H}^{+}}}}+3{{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{2}}}}={{n}_{O{{H}^{-}}}}$
$\Leftrightarrow 1,1-0,56-2z+3.0,1=0,4$
→ $z=0,22 mol$ $\left( *** \right)$
Từ $\left( * \right)$, $\left( ** \right)$, $\left( *** \right)$ suy ra: $x=0,22$ ; $y=0,02$
Bảo toàn nguyên tố Cl: ${{n}_{HCl}}={{n}_{C{{l}^{-}}}}=2{{n}_{FeC{{l}_{2}}}}+3{{n}_{FeC{{l}_{3}}}}$
$\to {{n}_{HCl}}=2.0,22+3.0,02=0,5 mol$
Bảo toàn nguyên tố H và O: ${{n}_{HCl}}=2{{n}_{{{H}_{2}}}}+2{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2{{n}_{{{H}_{2}}}}+2{{n}_{O\left( X \right)}}$
$\to {{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{1}{2}.\left( 0,5-0,22.2 \right)=0,03 mol$
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: ${{n}_{SO_{4}^{2-}}}={{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}-{{n}_{S{{O}_{2}}}}=0,55-0,14=0,41 mol$
Giả sử Y chứa Fe3+: ${{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{3}}}}=0,1 mol\to {{n}_{F{{e}^{3+}}}}=0,1 mol$
Mặt khác, bảo toàn điện tích trong Y ta thấy: $3{{n}_{F{{e}^{3+}}}}\ne 2n_{SO_{4}^{2-}}^{{}}\to $ Loại.
Giả sử Y chứa Fe2+: ${{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{2}}}}=\dfrac{10,7}{90}=0,12 mol\to {{n}_{F{{e}^{2+}}}}=0,12 mol$
Mặt khác, bảo toàn điện tích trong Y, ta thấy: $2{{n}_{F{{e}^{2+}}}}\ne 2n_{SO_{4}^{2-}}^{{}}\to $ Loại.
${{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}=0,55 mol\to {{n}_{{{H}^{+}}}}=1,1 mol$
Gọi số mol của FeCl2, FeCl3 trong muối lần lượt là x, y mol $\to 127x+162y=31,15$ $\left( * \right)$
Quy đổi hỗn hợp X thành Fe và O.
Bảo toàn nguyên tố Fe: ${{n}_{Fe}}=x+y mol$
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, ${{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{3}}}}=0,1 mol $
Quá trình cho nhận electron:
Bảo toàn electron: $3{{n}_{Fe}}=2{{n}_{O}}+2{{n}_{S{{O}_{2}}}}$
$\Leftrightarrow 3\left( x+y \right)=2z+2.0,14\to 3x+3y-2z=0,28$ $\left( ** \right)$
Ta có: 4H+ + $SO_{4}^{2-}$ + 2e → SO2 + 2H2O
0,56← 0,14mol
Theo phương trình số mol H+ phản ứng tạo ra SO2 là 0,56 mol.
$\to {{n}_{{{H}^{+}} phan\_ung}}=0,56+2z mol\to {{n}_{{{H}^{+}} du}}=1,1-0,56-2z mol$
Dung dịch Y chứa Fe3+, H+ dư, $SO_{4}^{2-}$.
Khi cho NaOH vào dung dịch Y: ${{n}_{{{H}^{+}}}}+3{{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{2}}}}={{n}_{O{{H}^{-}}}}$
$\Leftrightarrow 1,1-0,56-2z+3.0,1=0,4$
→ $z=0,22 mol$ $\left( *** \right)$
Từ $\left( * \right)$, $\left( ** \right)$, $\left( *** \right)$ suy ra: $x=0,22$ ; $y=0,02$
Bảo toàn nguyên tố Cl: ${{n}_{HCl}}={{n}_{C{{l}^{-}}}}=2{{n}_{FeC{{l}_{2}}}}+3{{n}_{FeC{{l}_{3}}}}$
$\to {{n}_{HCl}}=2.0,22+3.0,02=0,5 mol$
Bảo toàn nguyên tố H và O: ${{n}_{HCl}}=2{{n}_{{{H}_{2}}}}+2{{n}_{{{H}_{2}}O}}=2{{n}_{{{H}_{2}}}}+2{{n}_{O\left( X \right)}}$
$\to {{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{1}{2}.\left( 0,5-0,22.2 \right)=0,03 mol$
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: ${{n}_{SO_{4}^{2-}}}={{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}-{{n}_{S{{O}_{2}}}}=0,55-0,14=0,41 mol$
Giả sử Y chứa Fe3+: ${{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{3}}}}=0,1 mol\to {{n}_{F{{e}^{3+}}}}=0,1 mol$
Mặt khác, bảo toàn điện tích trong Y ta thấy: $3{{n}_{F{{e}^{3+}}}}\ne 2n_{SO_{4}^{2-}}^{{}}\to $ Loại.
Giả sử Y chứa Fe2+: ${{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{2}}}}=\dfrac{10,7}{90}=0,12 mol\to {{n}_{F{{e}^{2+}}}}=0,12 mol$
Mặt khác, bảo toàn điện tích trong Y, ta thấy: $2{{n}_{F{{e}^{2+}}}}\ne 2n_{SO_{4}^{2-}}^{{}}\to $ Loại.
Đáp án D.