Cho m gam hỗn hợp X gồm FeS2, FeCO3, CuO và Fe2O3 (trong X nguyên tố oxi chiếm 15,2% về khối lượng) vào bình kín (thể tích không đổi) chứa 0,54 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 1,8m gam hỗn hợp muối (gồm Fe2(SO4)3, CuSO4) và 1,08 mol hỗn hợp khí gồm CO2, SO2. Giá trị của m là
Đáp án đúng: D
HD: • Giải đốt X, chú ý Fe2O3 và CuO không tham gia. Còn lại:
4FeS2 + 11O2 –––to–→ 2Fe2O3 + 8SO2.
4FeCO3 + O2 –––to–→ 2Fe2O3 + 4CO2.
Cùng điều kiện nên p ~ số mol ⇒ Δ(số mol khí giảm) = 0,1 × 0,54 = 0,054 mol.
Gọi nFeS2 = a mol; nFeCO3 = b mol ⇒ Δ(số mol khí giảm) = ∑nO2 phản ứng – ∑(nSO2 + nCO2) = 0,75a – 0,75b = 0,054 mol.
☆ Giải X + H2SO4 đặc nóng.
Bảo toàn electron ta có: nSO2 = (15a + b)/2. Còn nCO2 = nFeCO3 = b
⇒ ∑n khí = (7,5a + 0,5b) + b = 7,5a + 1,5b = 1,08.
Giải hệ các phương trình ta được: a = 0,132 mol và b = 0,06 mol.
► Tinh tế xử lý: gọi số mol O trong Fe2O3 và CuO là c.
Trong phản ứng với H2SO4: O + 2H → H2O.
⇒ tăng giảm khối lượng: m muối sinh tương ứng = mhai oxit + 80 × c.
Mặt khác: 0,132 mol FeS2 + 0,06 mol FeCO3 (tổng hai chất nặng 22,8 gam) và sinh ra 38,4 gam Fe2(SO4)3.
Vậy: m = mhai oxit + 22,8 gam và 1,8m = ∑mmuối = (mhai oxit + 80c) + 38,4.
⇒ Biến đổi: 38,4 + 80c – 22,8 = 0,8m.
Lại theo giả thiết: (c + 0,06 × 3) × 16 ÷ m = %mO trong X = 0,152.
⇒ Giải hệ được m = 30 và c = 0,105.