Cấu trúc địa chất ở một số địa phương thuộc tỉnh Quảng Bình có chứa quặng sắt laterit màu xám nâu hoặc đen nâu. Phân tích một mẫu quặng laterit xác định được thành phần hóa học gồm 5,1% Al2O3, 72% Fe2O3, 4,8% SiO2 và phần còn lại là tạp chất trơ. Người ta thực hiện thí nghiệm điều chế sắt như sau:
• Bước 1. Nghiền mịn x gam mẫu quặng trên rồi ngâm trong bể chứa dung dịch NaOH đặc nóng dư, phần không tan rửa kỹ bằng nước thu được chất rắn X.
• Bước 2. Hòa tan X trong dung dịch HCl vừa đủ, lọc bỏ chất rắn không tan thu được dung dịch Y.
• Bước 3. Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc kết tủa tạo thành, đem nung đến khi khối lượng không đổi thu được chất rắn Z.
• Bước 4. Cho Z tác dụng với khí CO dư nung nóng, thu được y gam chất rắn T. Tổng khối lượng NaOH đã phản ứng ở bước 1 và bước 3 là z gam, biết rằng z = (2,25y + 10) và các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tổng giá trị (x + y + z) gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 300. B. 437. C. 538. D. 322.
Câu trả lời tốt nhất
nAl2O3 = 5,1%x/102 = 0,0005x
nFe2O3 = 72%x/160 = 0,0045x
nSiO2 = 4,8%x/60 = 0,0008x
Bước 1: Hòa tan Al2O3 và SiO2
nNaOH = 2nAl2O3 + 2nSiO2 = 0,0026x
Chất rắn X không tan là Fe2O3 và chất bẩn.
Bước 2: Hòa tan Fe2O3:
Dung dịch Y chứa nFeCl3 = 2nFe2O3 = 0,009x
Bước 3: Tách sắt dưới dạng Fe2O3:
nNaOH = 3nFeCl3 = 0,027x
Bước 4:
Khử Fe2O3 bằng CO —> nFe = 0,009x
y = 0,009x.56 = 0,504x; z = 40(0,0026x + 0,027x) = 1,184x
z = (2,25y + 10) ⇔ 1,184x = 2,25.0,504x + 10
—> x = 200 —> y = 100,8 và z = 236,8
—> x + y + z = 537,6