Hỗn hợp X gồm Cu, CuO, Fe, FeO. Hòa tan hết m gam X trong dung dịch chứa 1,05 mol HCl (dư 25\% so với lượng phản ứng), thu được 0,07 mol H và 250 gam dung dịch Y. Mặt khác, hòa tan hết m gam X trong dung dịch HSO đặc nóng, thu được dung dịch Z (chứa 3 chất tan) và 0,1 mol SO (sản phẩm khử duy nhất của HSO). Cho Z tác dụng với dung dịch Ba(OH) dư, thu được kết tủa T. Nung T trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 136,85 gam chất rắn. Nồng độ phần trăm FeCl trong Y là
Hỗn hợp X gồm Cu, CuO, Fe, FeO. Hòa tan hết m gam X trong dung dịch chứa 1,05 mol HCl (dư 25\% so với lượng phản ứng), thu được 0,07 mol H và 250 gam dung dịch Y. Mặt khác, hòa tan hết m gam X trong dung dịch HSO đặc nóng, thu được dung dịch Z (chứa 3 chất tan) và 0,1 mol SO (sản phẩm khử duy nhất của HSO). Cho Z tác dụng với dung dịch Ba(OH) dư, thu được kết tủa T. Nung T trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 136,85 gam chất rắn. Nồng độ phần trăm FeCl trong Y là
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: D
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Gọi số mol: CuO = y, Fe = z, Fe₂O₃ = w (hỗn hợp X không có Cu kim loại vì Cu không tan trong HCl loãng và trường hợp có Cu dẫn đến mâu thuẫn electron — xem dưới).
1) Quá trình HCl (HCl phản ứng = 1,05/1,25 = 0,84 mol):
- Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑: z = n(H₂) = 0,07 mol; HCl cho phản ứng này = 0,14 mol.
- CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O; Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O.
Bảo toàn Cl: 2y + 6w + 0,14 = 0,84 → y + 3w = 0,35.
2) Quá trình H₂SO₄ đặc nóng (Z chứa 3 chất tan: CuSO₄, FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃; SO₂ = 0,1 mol):
- CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O (không oxi hóa – khử).
- Fe + 2H₂SO₄ → FeSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O (nhường 2e).
- 2Fe + 6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O (nhường 3e mỗi Fe).
Bảo toàn electron: 2n(Fe→Fe²⁺) + 3n(Fe→Fe³⁺) = 2n(SO₂) = 0,2, với n(Fe→Fe²⁺) + n(Fe→Fe³⁺) = z = 0,07.
→ 0,14 + n(Fe→Fe³⁺) = 0,2 → n(Fe→Fe³⁺) = 0,06; n(Fe→Fe²⁺) = 0,01.
(Vì z = 0,07 đã dùng hết cho H₂ ở phần HCl và phần H₂SO₄, nên không còn Fe dư; cũng không có Cu kim loại — nếu có, Cu phải khử Fe³⁺ trong HCl mà khi đó FeCl₃ không tồn tại trong Y, mâu thuẫn với dữ kiện.)
Vậy Z gồm: CuSO₄ = y mol; FeSO₄ = 0,01 mol; Fe₂(SO₄)₃ = 0,03 + w mol.
3) Cho Z + Ba(OH)₂ dư, kết tủa T gồm BaSO₄, Cu(OH)₂, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃. Nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu BaSO₄, CuO, Fe₂O₃:
- n(BaSO₄) = y + 0,01 + 3(0,03 + w) = y + 0,1 + 3w → khối lượng 233(y + 0,1 + 3w).
- CuO: 80y.
- Fe₂O₃: từ Fe(OH)₂: 0,005 mol; từ Fe(OH)₃: 0,03 + w mol → 160(0,035 + w).
Phương trình: 233(y + 0,1 + 3w) + 80y + 160(0,035 + w) = 136,85
→ 313y + 859w + 28,9 = 136,85 → 313y + 859w = 107,95.
Kết hợp y + 3w = 0,35 → 313(0,35 − 3w) + 859w = 107,95 → 109,55 − 80w = 107,95 → w = 0,02; y = 0,29.
4) Trong Y: n(FeCl₃) = 2w = 0,04 mol (Fe³⁺ từ Fe₂O₃ không bị tiêu thụ vì không có Cu/Fe dư).
Khối lượng FeCl₃ = 0,04 × 162,5 = 6,5 gam.
C% FeCl₃ = 6,5/250 × 100% = 2,60%.
Kiểm tra: m(X) = 0,29×80 + 0,07×56 + 0,02×160 = 30,32 gam; HCl dùng: 0,58 + 0,12 + 0,14 = 0,84 mol ✓; electron khử H₂SO₄: 0,02 + 0,18 = 0,2 = 2×0,1 ✓; khối lượng chất rắn sau nung: 104,85 + 23,2 + 8,8 = 136,85 gam ✓.
Gọi số mol: CuO = y, Fe = z, Fe₂O₃ = w (hỗn hợp X không có Cu kim loại vì Cu không tan trong HCl loãng và trường hợp có Cu dẫn đến mâu thuẫn electron — xem dưới).
1) Quá trình HCl (HCl phản ứng = 1,05/1,25 = 0,84 mol):
- Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑: z = n(H₂) = 0,07 mol; HCl cho phản ứng này = 0,14 mol.
- CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O; Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O.
Bảo toàn Cl: 2y + 6w + 0,14 = 0,84 → y + 3w = 0,35.
2) Quá trình H₂SO₄ đặc nóng (Z chứa 3 chất tan: CuSO₄, FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃; SO₂ = 0,1 mol):
- CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O (không oxi hóa – khử).
- Fe + 2H₂SO₄ → FeSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O (nhường 2e).
- 2Fe + 6H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O (nhường 3e mỗi Fe).
Bảo toàn electron: 2n(Fe→Fe²⁺) + 3n(Fe→Fe³⁺) = 2n(SO₂) = 0,2, với n(Fe→Fe²⁺) + n(Fe→Fe³⁺) = z = 0,07.
→ 0,14 + n(Fe→Fe³⁺) = 0,2 → n(Fe→Fe³⁺) = 0,06; n(Fe→Fe²⁺) = 0,01.
(Vì z = 0,07 đã dùng hết cho H₂ ở phần HCl và phần H₂SO₄, nên không còn Fe dư; cũng không có Cu kim loại — nếu có, Cu phải khử Fe³⁺ trong HCl mà khi đó FeCl₃ không tồn tại trong Y, mâu thuẫn với dữ kiện.)
Vậy Z gồm: CuSO₄ = y mol; FeSO₄ = 0,01 mol; Fe₂(SO₄)₃ = 0,03 + w mol.
3) Cho Z + Ba(OH)₂ dư, kết tủa T gồm BaSO₄, Cu(OH)₂, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃. Nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu BaSO₄, CuO, Fe₂O₃:
- n(BaSO₄) = y + 0,01 + 3(0,03 + w) = y + 0,1 + 3w → khối lượng 233(y + 0,1 + 3w).
- CuO: 80y.
- Fe₂O₃: từ Fe(OH)₂: 0,005 mol; từ Fe(OH)₃: 0,03 + w mol → 160(0,035 + w).
Phương trình: 233(y + 0,1 + 3w) + 80y + 160(0,035 + w) = 136,85
→ 313y + 859w + 28,9 = 136,85 → 313y + 859w = 107,95.
Kết hợp y + 3w = 0,35 → 313(0,35 − 3w) + 859w = 107,95 → 109,55 − 80w = 107,95 → w = 0,02; y = 0,29.
4) Trong Y: n(FeCl₃) = 2w = 0,04 mol (Fe³⁺ từ Fe₂O₃ không bị tiêu thụ vì không có Cu/Fe dư).
Khối lượng FeCl₃ = 0,04 × 162,5 = 6,5 gam.
C% FeCl₃ = 6,5/250 × 100% = 2,60%.
Kiểm tra: m(X) = 0,29×80 + 0,07×56 + 0,02×160 = 30,32 gam; HCl dùng: 0,58 + 0,12 + 0,14 = 0,84 mol ✓; electron khử H₂SO₄: 0,02 + 0,18 = 0,2 = 2×0,1 ✓; khối lượng chất rắn sau nung: 104,85 + 23,2 + 8,8 = 136,85 gam ✓.