Cho 43,04 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4 và một kim loại M vào 200 mL dung dịch A gồm HNO3 1,0M và H2SO4 2,5M loãng, khuấy kĩ đến phản ứng hoàn toàn chỉ thu được khí NO (là sản phẩm khử duy nhất của NO3-); dung dịch Y (chỉ chứa các muối) và chất rắn chỉ có 3,84 gam kim loại M. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch Y, lọc thu và nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được chất rắn Z. Dẫn từ từ khí H2 dư qua Z nung nóng thu được 16,4 gam chất rắn T chỉ có kim loại.
a. Xác định kim loại M và tính phần trăm về khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp X ban đầu, biết hoá trị của M không đổi trong các phản ứng.
b. Cho từ từ V mL dung dịch B gồm NaOH 2,4M và BaCl2 1,0M vào dung dịch Y thu được kết tủa C. Tính giá trị nhỏ nhất của V để khối lượng kết tủa C đạt lớn nhất.
Câu trả lời tốt nhất
nHNO3 = 0,2; nH2SO4 = 0,5 —> nH+ = 1,2
Nếu làm thí nghiệm với toàn bộ Y thì mT = 16,4.2 = 32,8 gam
nFe3O4 = a; nM = b —> 232a + Mb = 43,04
mT = 56.3a + Mb – 3,84 = 32,8
—> a = 0,1; Mb = 19,84
%Fe3O4 = 232a/43,04 = 53,90%
%M = Mb/43,04 = 46,10%
Nếu T chỉ có Fe thì nFe = 32,8/56 > 3a: Loại. Vậy T có cả M nên M đã tan một phần trong A.
TH1: M không khử được Fe3+
3Fe3O4 + 28H+ + NO3- —> 9Fe3+ + NO + 14H2O
3M + 4nH+ + nNO3- —> 3Mn+ + nNO + 2nH2O
nM phản ứng = b – 3,84/M
—> nH+ = 2,8/3 + 4n(b – 3,84/M)/3 = 1,2
—> n(b – 3,84/M) = 0,2
Thay b = 19,84/M —> M = 80n: Không có kim loại phù hợp, loại.
TH2: M khử được Fe3+
3Fe3O4 + 28H+ + NO3- —> 9Fe3+ + NO + 14H2O
3M + 4nH+ + nNO3- —> 3Mn+ + nNO + 2nH2O
M + nFe3+ —> nFe2+ + Mn+
nFe3+ = 0,3 —> nM với Fe3+ = 0,3/n
nM phản ứng tổng = b – 3,84/M
—> nM phản ứng với H+, NO3- = b – 3,84/M – 0,3/n
—> nH+ = 2,8/3 + 4n(b – 3,84/M – 0,3/n)/3 = 1,2
—> n(b – 3,84/M – 0,3/n) = 0,2
Thay b = 19,84/M —> M = 32n —> n = 2, M = 64: M là Cu
b.
½ dung dịch Y chứa Fe2+ (0,15), Cu2+ (0,125), SO42- (0,25) và NO3- (0,05)
nNaOH = 2,4x; nBaCl2 = x
Nếu các hiđroxit đạt max —> nOH- = 2,4x = 0,15.2 + 0,125.2
—> x = 11/48 —> nBaSO4 = 11/48 < 0,25 (Chưa cực đại)
Nếu BaSO4 đạt max —> nBaSO4 = x = 0,25
Khi đó nOH- = 2,4x > 0,15.2 + 0,125.2 nên các hiđroxit cũng đạt max.
Vậy V = 0,25 L = 250 mL thì kết tủa đạt max.
Phần a, sau khi tính được nFe3O4=0,1(nFe=0,3); Mb=19,84
nH+=2nO + 4nNO = 1,2 => nNO=0,1 mol
Xét M khử được Fe3+. Bảo toàn e => 2.0,3+nb=0,4.2+0,1.3 =>nb=0,5
=> M=(19,84-3,84)n/0,5 = 32n (n=2=> M là Cu)
Xét M không khử được Fe3+ => 3.0,3+nb=0,4.2+0,1.3 => nb=0,3 => M=80n (loại)
Em làm cách này đúng không ạ?