Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe${}_3$O${}_4$ và FeCO${}_3$ (ti lệ mol tương ứng là 6 : 1 : 2) phản ứng hoàn toàn với dung dịch H${}_2$SO${}_4$ (đặc, nóng) thu được dung dịch Y chứa hai muối và 2,128 lít (đktc) hỗn hợp khí Z gồm CO${}_2$ và SO${}_2$. Biết Y phản ứng tối đa với 0,2m gam Cu. Hấp thụ toàn bộ Z vào dung dịch Ca(OH)${}_2$ dư, thu được a gam kết tủa. Giá trị của a là

Gọi số mol Fe, Fe${}_3$O${}_4$, FeCO${}_3$ lần lượt là 6x, x, 2x.

Khối lượng hỗn hợp X: m = 6x.56 + x.232 + 2x.116 = 800x (gam).

Các phản ứng với H${}_2$SO${}_4$ đặc, nóng:
- FeCO${}_3$ + H${}_2$SO${}_4$ → FeSO${}_4$ + CO${}_2$↑ + H${}_2$O, nên n(CO${}_2$) = 2x.
- Fe + 2H${}_2$SO${}_4$ → FeSO${}_4$ + SO${}_2$↑ + 2H${}_2$O, nên n(SO${}_2$) từ Fe = 6x.
- Fe${}_3$O${}_4$ + 4H${}_2$SO${}_4$ → Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$ + FeSO${}_4$ + 4H${}_2$O: phản ứng này không sinh khí (Fe(II) trong Fe${}_3$O${}_4$ chỉ bị oxi hóa lên Fe(III) trong Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$, không khử H${}_2$SO${}_4$ thành SO${}_2$), nên toàn bộ SO${}_2$ trong Z chỉ đến từ Fe.

Hai muối trong Y là FeSO${}_4$ và Fe${}_2$(SO${}_4$)${}_3$, với n(Fe${}^{3+}$) = 2x.

Tổng số mol khí Z: n(Z) = n(CO${}_2$) + n(SO${}_2$) = 2x + 6x = 8x = 2,128/22,4 = 0,095 mol → x = 0,011875.

Kiểm tra điều kiện Cu: n(Cu) = 0,2m/64 = 0,2.800x/64 = 2,5x > 2x = n(Fe${}^{3+}$), tức Cu dư, nên Cu phản ứng tối đa hết Fe${}^{3+}$ theo Cu + 2Fe${}^{3+}$ → Cu${}^{2+}$ + 2Fe${}^{2+}$ — thỏa mãn đề bài (điều kiện này không làm thay đổi lượng kết tủa vì chỉ liên quan đến dung dịch Y).

Hấp thụ toàn bộ Z vào dung dịch Ca(OH)${}_2$ dư:
- CO${}_2$ + Ca(OH)${}_2$ → CaCO${}_3$↓ + H${}_2$O: được 2x mol CaCO${}_3$.
- SO${}_2$ + Ca(OH)${}_2$ → CaSO${}_3$↓ + H${}_2$O: được 6x mol CaSO${}_3$.

a = 2x.100 + 6x.120 = 920x = 920 × 0,011875 = 10,925 ≈ 11,0 gam.

Đáp án A.