Một kỹ sư hóa học làm việc tại một nhà máy luyện kim đang kiểm tra chất lượng của một lô quặng sắt trước khi đưa vào lò cao. Anh ta lấy 10 gam mẫu chứa Fe3O4, Fe2O3 và các tạp chất trơ. Hòa tan mẫu vào luợng dư dung dịch H2SO4 10% thu được dung dịch A. Pha loãng dung dịch A đến thể tích 50 mL.
• Thí nghiệm 1: Cho 10 mL dung dịch A tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 2,59 gam kết tủa.
• Thí nghiệm 2: Lấy 10 mL dung dịch A đem đi chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn KMnO4 0,1 M .Thực hiện chuẩn độ 3 lần. Kết quả đạt được như sau:
Lần chuẩn độ……….. 1…….. 2……. 3
Vdd KMnO4 (mL)… 10,0…. 10,1…. 10,0
a) Có thể thay dung dịch H2SO4 bằng dung dịch acid mạnh như HCl, HNO3 nhưng phải đảm bảo lượng H+ dư sau phản ứng.
b) Thời điểm kết thúc chuẩn độ ở thí nghiệm 2 là dung dịch trong bình tam giác xuất hiện màu hồng nhạt, bền trong trong khoảng 20s.
c) Quan sát màu sắc kết tủa trong thí nghiệm 1 thấy màu trắng hơi xanh.
d) Phần trăm khối lượng Fe2O3 trong mẫu ban đầu là 56%. (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)
Câu trả lời tốt nhất
(a) Sai, dùng HCl thì thí nghiệm 2 không chuẩn độ bằng KMnO4 được (Cl- cũng bị oxi hóa bởi MnO4-/H+), dùng HNO3 thì toàn bộ Fe2+ sẽ bị oxi hóa lên Fe3+.
(b) Đúng, KMnO4 rất loãng có màu hồng, khi Fe2+ hết, giọt dung dịch KMnO4 dư sẽ làm dung dịch trong bình tam giác xuất hiện màu hồng nhạt, bền là lúc kết thúc chuẩn độ.
(c) Sai, có 2 kết tủa là Fe(OH)2 (trắng xanh) và Fe(OH)3 (nâu đỏ), khi chúng nằm trong hỗn hợp sẽ thấy màu nâu đỏ nhạt.
(d) Sai, phản ứng chuẩn độ:
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ —> 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
nMnO4- trung bình = 1,0033 mmol
—> nFe(OH)2 = nFe2+ (10 mL A) = 5,0167 mmol
—> nFe(OH)3 = (2,59.1000 – 5,0167.90)/107 = 19,9860 mmol
10 mL A chứa Fe3+ (19,9860 mmol) và Fe2+ (5,0167 mmol)
—> 50 mL A chứa Fe3+ (0,1 mol) và Fe2+ (0,0251 mol)
nFe3O4 = nFe2+ = 0,0251 mol
nFe2O3 = (0,1 – 0,0251.2)/2 = 0,0249 mol
—> %Fe2O3 = 0,0249
—> %Fe2O3 = 0,0249.160/10 = 40%