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

>> Học trực tuyến Lớp 10 cùng thầy cô giáo giỏi tại Tuyensinh247.com, (Xem ngay) Cam kết giúp học sinh học tốt, bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, làm quen kiến thức, định hướng luyện thi TN THPT, ĐGNL, ĐGTD ngay từ lớp 10