Google
Câu hỏi: Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X chứa Fe3O4 và FeS2 trong 63 gam dung dịch HNO3, thu được 0,07 mol NO2 duy nhất (ở đktc). Dung dịch thu được tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch NaOH 2M, lọc kết tủa rồi đem nung đến khối lượng không đổi thì thu được 9,76 gam chất rắn. Nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 ban đầu là
A. 47,2%.
B. 42,6%.
C. 46,2%.
D. 46,6%.
A. 47,2%.
B. 42,6%.
C. 46,2%.
D. 46,6%.
${{n}_{N{{O}_{2}}}}=0,07 mol$ ; ${{n}_{NaOH}}=0,4 mol$ ; ${{n}_{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,061 mol$
Ta có quá trình: $\left\{ \begin{aligned}
& F{{e}_{3}}{{O}_{4}} \\
& Fe{{S}_{2}} \\
\end{aligned} \right.\xrightarrow[{}]{HN{{O}_{3}}}\left\langle \begin{aligned}
& Dd\xrightarrow[{}]{\underbrace{NaOH}_{0,4 mol}}Fe{{\left( OH \right)}_{3}}\xrightarrow[{}]{t{}^\circ }\underbrace{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}_{0,061 mol} \\
& \underbrace{N{{O}_{2}}}_{0,07 mol} \\
\end{aligned} \right.$
Bảo toàn nguyên tố Fe: ${{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{3}}}}=2{{n}_{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,122mol$
Nhận xét: ${{n}_{NaOH \_phan\_ung \_voi \_ F{{e}^{3+}}}}=3{{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{3}}}}=3.0,122=0,366 mol<{{n}_{NaOH duong}}=0,4 mol$
→ Dung dịch sau phản ứng có H+: ${{n}_{{{H}^{+}}}}=0,4-0,366=0,034 mol$
Gọi số mol Fe3O4 và FeS2 trong X lần lượt là x và y mol.
Quá trình cho nhận electron trong phản ứng của X với dung dịch HNO3:
$3F{{e}^{+8/3}}\to 3F{{e}^{+3}}+1e$ ${{N}^{+5}}+1e\to {{N}^{+4}}$
$Fe{{S}_{2}}\to F{{e}^{3+}}+2{{S}^{+6}}+15e$
Bảo toàn electron: $x+15y=0,07$ $\left( * \right)$
Bảo toàn nguyên tố Fe: $3{{n}_{F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}+{{n}_{Fe{{S}_{2}}}}=2nF{{e}_{2}}{{O}_{3}}\to 3x+y=0,122$ $\left( ** \right)$
Từ $\left( * \right)$ và $\left( ** \right)$ suy ra: $x=0,04$ ; $y=0,002$
Dung dịch Y sau phản ứng gồm Fe3+ (0,122 mol); $SO_{4}^{2-}$ (0,004 mol); H+ (0,034 mol) và $NO_{3}^{-}$.
Bảo toàn điện tích trong dung dịch Y: ${{n}_{NO_{3}^{-}}}=0,122.3+0,034-0,004.2=0,392 mol$
$\to \sum{{{n}_{HN{{O}_{3}}}}}={{n}_{NO_{3}^{-}}}+{{n}_{N{{O}_{2}}}}=0,392+0,07=0,462 mol$
Nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 ban đầu: $C\%=\dfrac{0,462.63}{63}.100\%=46,2\%$
Ta có quá trình: $\left\{ \begin{aligned}
& F{{e}_{3}}{{O}_{4}} \\
& Fe{{S}_{2}} \\
\end{aligned} \right.\xrightarrow[{}]{HN{{O}_{3}}}\left\langle \begin{aligned}
& Dd\xrightarrow[{}]{\underbrace{NaOH}_{0,4 mol}}Fe{{\left( OH \right)}_{3}}\xrightarrow[{}]{t{}^\circ }\underbrace{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}_{0,061 mol} \\
& \underbrace{N{{O}_{2}}}_{0,07 mol} \\
\end{aligned} \right.$
Bảo toàn nguyên tố Fe: ${{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{3}}}}=2{{n}_{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,122mol$
Nhận xét: ${{n}_{NaOH \_phan\_ung \_voi \_ F{{e}^{3+}}}}=3{{n}_{Fe{{\left( OH \right)}_{3}}}}=3.0,122=0,366 mol<{{n}_{NaOH duong}}=0,4 mol$
→ Dung dịch sau phản ứng có H+: ${{n}_{{{H}^{+}}}}=0,4-0,366=0,034 mol$
Gọi số mol Fe3O4 và FeS2 trong X lần lượt là x và y mol.
Quá trình cho nhận electron trong phản ứng của X với dung dịch HNO3:
$3F{{e}^{+8/3}}\to 3F{{e}^{+3}}+1e$ ${{N}^{+5}}+1e\to {{N}^{+4}}$
$Fe{{S}_{2}}\to F{{e}^{3+}}+2{{S}^{+6}}+15e$
Bảo toàn electron: $x+15y=0,07$ $\left( * \right)$
Bảo toàn nguyên tố Fe: $3{{n}_{F{{e}_{3}}{{O}_{4}}}}+{{n}_{Fe{{S}_{2}}}}=2nF{{e}_{2}}{{O}_{3}}\to 3x+y=0,122$ $\left( ** \right)$
Từ $\left( * \right)$ và $\left( ** \right)$ suy ra: $x=0,04$ ; $y=0,002$
Dung dịch Y sau phản ứng gồm Fe3+ (0,122 mol); $SO_{4}^{2-}$ (0,004 mol); H+ (0,034 mol) và $NO_{3}^{-}$.
Bảo toàn điện tích trong dung dịch Y: ${{n}_{NO_{3}^{-}}}=0,122.3+0,034-0,004.2=0,392 mol$
$\to \sum{{{n}_{HN{{O}_{3}}}}}={{n}_{NO_{3}^{-}}}+{{n}_{N{{O}_{2}}}}=0,392+0,07=0,462 mol$
Nồng độ phần trăm của dung dịch HNO3 ban đầu: $C\%=\dfrac{0,462.63}{63}.100\%=46,2\%$
Đáp án C.