Hoà tan hoàn toàn 0,1 mol FeS${}_2$ trong 200 ml dung dịch HNO${}_3$ 4M, sản phẩm thu được gồm dung dịch X và một chất khí thoát ra. Dung dịch X có thể hòa tan tối đa m gam Cu. Biết trong các quá trình trên, sản phẩm khử duy nhất của N${}^{5+}$ đều là NO. Giá trị của m là

(AI giải đề cho tôi)
Phương trình phản ứng giữa FeS₂ và HNO₃ (sản phẩm khử duy nhất là NO):
$$Fe{S}_2+8HN{O}_3\to Fe(N{O}_3{)}_3+2H_{2}S{O}_4+5NO\uparrow +2H_{2}O$$
Kiểm tra cân bằng: N: 8 = 3 + 5; H: 8 = 4 + 4; O: 24 = 9 + 8 + 5 + 2; electron: Fe²⁺→Fe³⁺ (1e) và 2S⁻¹→2S⁺⁶ (14e), tổng 15e = 5 × 3e của N⁺⁵→N⁺². ✓

$n_{HN{O}_3}=0,2\times 4=0,8$ mol, đúng bằng lượng cần cho 0,1 mol FeS₂, nên HNO₃ vừa đủ:
- $n_{Fe(N{O}_3{)}_3}=0,1$ mol; $n_{H_{2}S{O}_4}=0,2$ mol; $n_{NO}=0,5$ mol.

Dung dịch X chứa $F{e}^{3+}$ (0,1 mol), $N{O}_3^{-}$ (0,3 mol) và $H^{+}$ (0,4 mol từ H₂SO₄). Khi cho Cu vào, Fe³⁺ chỉ đóng vai trò trung gian (Fe³⁺ oxy hóa Cu rồi bị NO₃⁻/H⁺ oxy hóa lại thành Fe³⁺), nên về tổng thể electron của Cu cuối cùng đều chuyển cho NO₃⁻ tạo NO:
$$3Cu+2N{O}_3^{-}+8H^{+}\to 3C{u}^{2+}+2NO\uparrow +4H_{2}O$$

Yếu tố hạn chế là H⁺: $n_{Cu}=\frac{3}{8}\times 0,4=0,15$ mol (kiểm tra: cần $N{O}_3^{-}$ = 0,1 mol < 0,3 mol nên NO₃⁻ dư, thỏa mãn).

$m_{Cu}=0,15\times 64=9,6$ gam.