Cho m gam hỗn hợp X gồm FeS2, FeCO3, CuO và Fe2O3 (trong X nguyên tố oxi chiếm 16,58% về khối lượng)

Câu hỏi số 692982:

Vận dụng cao

Cho m gam hỗn hợp X gồm FeS₂, FeCO₃, CuO và Fe₂O₃ (trong X nguyên tố oxi chiếm 16,58% về khối lượng) vào bình kín (thể tích không đổi) chứa 0,45 mol O₂ (dư). Nung nóng bình đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn rồi đưa về nhiệt độ ban đầu thì áp suất trong bình giảm 10% so với áp suất ban đầu (coi thể tích chất rắn thay đổi không đáng kể). Mặt khác, hòa tan hết m gam X bằng dung dịch H₂SO₄ đặc nóng, thu được dung dịch Y chứa (m + 28,16) gam hỗn hợp muối (gồm Fe₂(SO₄)₃, CuSO₄) và 0,81 mol hỗn hợp khí gồm CO₂, SO₂. Phần trăm khối lượng của CuO trong X là

A. 30,15%.

B. 25,13%.

C. 37,69%.

D. 10,05%.

Đáp án đúng là: C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:692982

Phương pháp giải

Số mol khí giảm = ${{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}{\rm{ phan ung}}}} - ({{\rm{n}}_{{\rm{S}}{{\rm{O}}_2}}} + {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_2}}})$

n_{hỗn hợp khí} = ${{\rm{n}}_{{\rm{S}}{{\rm{O}}_2}}} + {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_2}}}$

m_X = ${{\rm{m}}_{{\rm{CuO}}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{F}}{{\rm{e}}_2}{{\rm{O}}_3}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{Fe}}{{\rm{S}}_2}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{FeC}}{{\rm{O}}_3}}}$

n_{O (X)} = ${{\rm{n}}_{{\rm{CuO}}}} + {\rm{3}}{{\rm{n}}_{{\rm{F}}{{\rm{e}}_2}{{\rm{O}}_3}}} + 3{{\rm{n}}_{{\rm{FeC}}{{\rm{O}}_3}}}$

m_muối = ${{\rm{m}}_{{\rm{CuS}}{{\rm{O}}_4}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{F}}{{\rm{e}}_2}{{({\rm{S}}{{\rm{O}}_4})}_3}}}$

Giải chi tiết

Gọi số mol của FeS₂ và FeCO₃ lần lượt là a và b.

- Hỗn hợp X + 0,45 mol O₂ (dư) ⟶ Áp suất trong bình giảm 10%

⟶ Số mol khí giảm = 0,45.10% = 0,045 (mol)

4FeS₂ + 11O₂ $\xrightarrow{{{{\text{t}}^o}}}$ 2Fe₂O₃ + 8SO₂

a ⟶ $\dfrac{{11}}{4}$ a ⟶ 2a (mol)

4FeCO₃ + O₂ $\xrightarrow{{{{\text{t}}^o}}}$ 2Fe₂O₃ + 4CO₂

b ⟶ $\dfrac{1}{4}$b ⟶ b (mol)

$ \Rightarrow {{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}{\rm{ phan ung}}}} = \dfrac{{11}}{4}{\rm{a}} + \dfrac{1}{4}{\rm{b}} = \dfrac{1}{4}.(11{\rm{a}} + {\rm{b)}}$

Số mol khí giảm = ${{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}{\rm{ phan ung}}}} - ({{\rm{n}}_{{\rm{S}}{{\rm{O}}_2}}} + {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_2}}})$= $\dfrac{1}{4}.(11{\rm{a}} + {\rm{b)}}$ - (2a + b) = 0,045 mol (1)

- Hỗn hợp X + H₂SO₄ (đ.n) $\xrightarrow{{{{\text{t}}^o}}}$ 0,81 mol hỗn hợp khí (CO₂ + SO₂)

2FeS₂ + 14H₂SO₄ (đ) $\xrightarrow{{{{\text{t}}^o}}}$ Fe₂(SO₄)₃ + 15SO₂ + 14H₂O

a ⟶ $\dfrac{{15}}{2}$ a

2FeCO₃ + 4H₂SO₄ (đ) $\xrightarrow{{{{\text{t}}^o}}}$ Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + 2CO₂ + 4H₂O

b ⟶ 2b ⟶ $\dfrac{1}{2}$b ⟶ b (mol)

$ \Rightarrow {{\rm{n}}_{{\rm{S}}{{\rm{O}}_2}}} = \dfrac{{15}}{2}{\rm{a}} + \dfrac{1}{2}{\rm{b}} = \dfrac{1}{2}.(15a + b)$ mol

n_{hỗn hợp khí} = ${{\rm{n}}_{{\rm{S}}{{\rm{O}}_2}}} + {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_2}}} = \dfrac{1}{2}(15a + b) + b$= 0,81 mol (2)

Từ (1), (2) suy ra a = 0,1 mol; b = 0,04 (mol).

Gọi số mol của CuO và Fe₂O₃ lần lượt là x và y.

m_X = ${{\rm{m}}_{{\rm{CuO}}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{F}}{{\rm{e}}_2}{{\rm{O}}_3}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{Fe}}{{\rm{S}}_2}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{FeC}}{{\rm{O}}_3}}}$ = 80x + 160y + 0,1.120 + 0,04.116 (g) (*)

n_{O (X)} = ${{\rm{n}}_{{\rm{CuO}}}} + {\rm{3}}{{\rm{n}}_{{\rm{F}}{{\rm{e}}_2}{{\rm{O}}_3}}} + 3{{\rm{n}}_{{\rm{FeC}}{{\rm{O}}_3}}}$= x + 3y + 3.0,04 = $\dfrac{{16,58\% {\rm{m}}}}{{16}}$ (**)

m_muối = ${{\rm{m}}_{{\rm{CuS}}{{\rm{O}}_4}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{F}}{{\rm{e}}_2}{{({\rm{S}}{{\rm{O}}_4})}_3}}}$ = 160x + 400.(2y + 0,1 + 0,04)/2 = m + 28,16 (g)(***)

Từ (*), (**), (***) suy ra x = 0,15 (mol); y = 0,02 (mol); m = 31,84 (g)

%CuO= $\dfrac{{{{\rm{m}}_{{\rm{CuO}}}}}}{{\rm{m}}}.100\% = \dfrac{{80{\rm{x}}}}{{\rm{m}}}.100\% = \dfrac{{80{\rm{x}}}}{{31,84}}.100\% $ = 37,69%

Đáp án cần chọn là: C

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.