Gang là hợp kim của sắt với carbon và một số nguyên tố khác (trong đó hàm lượng carbon từ 2% đến 5%). Gang được sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất thép, chế tạo dụng cụ đun nấu, các chi tiết máy. Một học sinh thực hiện thí nghiệm xác định hàm lượng sắt có trong một mẫu gang theo các bước sau: • Bước 1: Hòa tan 2,35 gam mẫu gang (đã làm sạch bề mặt) trong dung dịch H₂SO₄ 10% dư. Sau khi phản ứng kết thúc, lọc bỏ phần không tan, nhúng một thanh Zn vào dung dịch để khử hoàn toàn ion Fe³⁺ (nếu có) thành Fe²⁺, thu được dung dịch X. • Bước 2: Cho X vào bình định mức 250 mL, thêm nước cất đến vạch, thu được 250 mL dung dịch Y. • Bước 3: Lấy 10,0 mL dung dịch Y cho vào bình tam giác, thêm khoảng 10 mL dung dịch H₂SO₄ 10%. Chuẩn độ dung dịch thu được bằng dung dịch KMnO₄ 0,02 M đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt ổn định trong 20 giây thì dừng chuẩn độ. Thể tích trung bình của dung dịch KMnO₄ sau ba lần chuẩn độ là 16,0 mL.

a) Sai: Không thể thay H${}_2$SO${}_4$ bằng HBr vì Br${}^{-}$ có thể bị KMnO${}_4$ oxi hóa, làm sai kết quả chuẩn độ. b) Đúng: Kết quả tính được là 95,3% (chi tiết ở phần giải thích ý b). c) Sai: Không nên thay Zn bằng Fe vì Fe có thể tan thêm vào dung dịch, tạo Fe${}^{2+}$ mới, làm kết quả chuẩn độ bị tăng. d) Sai: Khối lượng gang thu được khoảng 576 tấn, không phải 540 tấn. Đáp án: S Đ S S.
a) Không thể thay H${}_2$SO${}_4$ bằng HBr vì Br${}^{-}$ có thể bị KMnO${}_4$ oxi hóa, làm sai kết quả chuẩn độ.
b) Phản ứng chuẩn độ: MnO${}_4^{-}$ + 5Fe${}^{2+}$ + 8H${}^{+}$ → Mn${}^{2+}$ + 5Fe${}^{3+}$ + 4H${}_2$O. Số mol KMnO${}_4$ dùng cho 10,0 mL dung dịch Y: $n_{KMn{O}_4}$ = 0,02 · 0,016 = 0,00032 mol. Số mol Fe${}^{2+}$ trong 10,0 mL Y: $n_{F{e}^{2+}}=5n_{KMn{O}_4}=5\cdot 0,00032=0,0016$ mol. Trong 250 mL Y: $n_{Fe}=0,0016\cdot 25=0,04$ mol. Khối lượng Fe: $m_{Fe}=0,04\cdot 56=2,24$ gam. Hàm lượng Fe trong gang: $\%Fe=\frac{2,24}{2,35}\cdot 100\%\approx 95,3\%$.
c) Không nên thay Zn bằng Fe vì Fe có thể tan thêm vào dung dịch, tạo Fe${}^{2+}$ mới, làm kết quả chuẩn độ bị tăng.
d) Từ 1000 tấn quặng chứa 80% Fe${}_2$O${}_3$: $m_{F{e}_2{O}_3}=800$ tấn. Khối lượng Fe lý thuyết: $m_{Fe}=800\cdot \frac{112}{160}=560$ tấn. Hiệu suất 98%: $m_{Fe,thực}=560\cdot 98\%=548,8$ tấn. Gang chứa 95,3% Fe nên khối lượng gang thu được: $m_{gang}=548,8/95,3\%\approx 576$ tấn. Không phải 540 tấn.