Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu được 2,24 lít

Câu hỏi số 391038:

Vận dụng cao

Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng, thu được 2,24 lít khí SO₂ (đktc, sản phẩm khử duy nhất của S⁺⁶) và còn 7m/50 gam kim loại không tan. Cho toàn bộ lượng kim loại không tan tác dụng hết với dung dịch HCl (lấy dư 10% so với lượng cần phản ứng) được dung dịch A. Dung dịch A tác dụng hết với dung dịch chứa tối đa 0,064 mol KMnO₄ đun nóng (đã axit hóa bằng H₂SO₄ dư).

Giá trị của m và thành phần % khối lượng của Fe₃O₄ trong hỗn hợp X?

A. m = 40 gam và %m_Fe3O4 = 58%

B. m = 50 gam và %m_Fe3O4 = 48%

C. m = 40 gam và %m_Fe3O4 = 42%

D. m = 50 gam và %m_Fe3O4 = 52%

Đáp án đúng là: A

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:391038

Phương pháp giải

Cho hỗn hợp Fe, Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch H₂SO₄đặc, nóng, còn dư kim loại không tan là Fe dư.

=>dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa muối FeSO₄.

Dùng bảo toàn electron để tìm số mol Fe trong hỗn hợp ban đầu, từ đó tìm được % khối lượng của Fe₃O₄.

Giải chi tiết

Cho hỗn hợp Fe, Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch H₂SO₄đặc, nóng, còn dư kim loại không tan là Fe dư.

=>dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa muối FeSO₄.

PTHH các phản ứng :

2Fe + 6H₂SO_{4 đ,nóng} → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O (1)

2Fe₃O₄ + 10H₂SO_4đ,nóng → 3Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 10H₂O (2)

Fe + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄ (3)

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂ (4)

10HCl + 2 KMnO₄ + 3H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Cl₂ + 8 H₂O (5)

10FeCl₂ + 6 KMnO₄ + 24H₂SO₄ → 3K₂SO₄ + 6MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + 10Cl₂ + 24 H₂O (6)

Gọi số mol Fe dư là a mol

Theo (4) ta có : n_{HCl phản ứng} = 2a (mol)

=> n_{HCl dư} = 0,2a (mol)

Dung dịch A thu được, tác dụng với dung dịch KMnO₄/H₂SO₄

Theo các phản ứng (5), (6) => n_KMnO4 = 0,64a = 0,064 => a = 0,1

m_{Fe dư} = 5,6 gam = 7m/ 50 => m = 40 (gam)

Gọi số mol Fe, Fe₃O₄ phản ứng ở (1), (2), (3) là x, y

Ta có 56 x + 232y = 40 - 5,6 = 34,4 (7)

Số mol SO₂ = 0,1mol

Quá trình nhường e quá trình nhận e

Fe⁰→ Fe⁺² + 2e S⁺⁶ +2e → S⁺⁴

Mol : x 2x mol: 0,2 ←0,1

3Fe^+8/3 + 2e → 3Fe⁺²

mol: 3y → 2y

Bảo toàn e ta có : 2x = 2y + 0,2 (8)

Từ (7) và (8) ta giải ra được: x = 0,2 và y = 0,1

Khối lượng sắt ban đầu : m_{Fe bđ} = 0,2. 56 + 5,6 = 16,8 gam

→%m_Fe = 42% ; %m_Fe3O4 = 100% - 42% = 58%

Đáp án cần chọn là: A

Tham Gia Group Dành Cho 2K9 Chia Sẻ, Trao Đổi Tài Liệu Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K11 học trực tuyến Lớp 10 cùng thầy cô giáo giỏi tại Tuyensinh247.com, Kiến thức cập nhật theo chương trình mới nhất. Cam kết giúp học sinh học tốt, bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.