Hỗn hợp X gồm FeS₂ và MS có số mol bằng nhau. M là kim loại có hóa trị không đổi. Cho 6,51 gam X tác dụng hoàn toàn với dung dịch HNO₃ dư, nung nóng thu được dung dịch A và 13,216 lít (đktc) hỗn hợp khí B (gồm NO₂ và NO) có khối lượng 26,34 gam. Thêm lượng dư dung dịch BaCl₂ loãng dư vào A thấy có m₁ gam kết tủa trắng. Xác định kim loại M và tính giá trị m₁.

Phương pháp giải:

– Đặt số mol của FeS₂ và MS là x mol

Từ khối lượng hỗn hợp => phương trình (1)

– Xét hỗn hợp khí B có n_NO2 = a mol và n_NO  = b mol.

Lập hệ phương trình về số mol và khối lượng khí xác định được a, b.

– Viết quá trình cho – nhận e:

QT cho e:

FeS₂ → Fe⁺³ + 2S⁺⁶ + 15e

MS → M⁺²  + S⁺⁶   + 8e

QT nhận e:

N⁺⁵ +1e → N⁺⁴

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Áp dụng bảo toàn e: 15n_FeS2 + n_MS = n_NO2 + 3n_NO => phương trình (2)

Giải hệ (1) và (2) thu được giá trị của M => Kim loại

– Dung dịch thu được sau phản ứng có Zn²⁺, Fe³⁺, SO₄^2–, NO₃^– và H⁺

Bảo toàn nguyên tố S: n_SO4^2–_{(dd A)} = 2n_FeS2 + n_ZnS

Khi cho BaCl₂ dư vào dung dịch A: SO₄^2– + Ba²⁺ → BaSO₄

Từ mol SO₄^2– tính được mol BaSO₄ => Giá trị m₁

Giải chi tiết:

– Đặt số mol của FeS₂ và MS là x mol

→ m_A = 120x + (M + 32)x = 6,51 gam (1)

– Xét hỗn hợp khí B có n_NO2 = a mol và n_NO  = b mol:

$\left\{\begin{array}{l}{n}_B=a+b=\mathrm{0,59}\\ m_B=46\text{a+30b=26},\text{34}\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{l}a=\mathrm{0,54}mol\\ b=\mathrm{0,05}mol\end{array}\right.$

– Quá trình cho – nhận e:

QT cho e:

FeS₂ → Fe⁺³ + 2S⁺⁶ + 15e

MS → M⁺²  + S⁺⁶   + 8e

QT nhận e:

N⁺⁵ +1e → N⁺⁴

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Áp dụng bảo toàn e: 15n_FeS2 + n_MS = n_NO2 + 3n_NO

=> 15x + 8x = 0,54 + 0,05.3 = 0,69 => x = 0,03 mol (2)

Từ (1) và (2) => M = 65 (Zn)

– Dung dịch thu được sau phản ứng có Zn²⁺, Fe³⁺, SO₄^2–, NO₃^– và H⁺

Bảo toàn nguyên tố S: n_SO4^2–_{(dd A)} = 2n_FeS2 + n_ZnS = 2.0,03 + 0,03 = 0,09 mol

Khi cho BaCl₂ dư vào dung dịch A:

SO₄^2– + Ba²⁺ → BaSO₄

=> m₁ = m_BaSO4 = 0,09.233 = 20,97 gam