Hỗn hợp A gồm MgO, Fe₂O₃, FeS và FeS₂. Người ta hòa tan hoàn toàn m gam A trong H₂SO₄ đặc nóng dư thu SO₂, dung dịch sau phản ứng chứa 155m/67 gam muối. Mặt khác hòa tan m gam A trên vào HNO₃ đặc nóng dư thu 14,336 lít hỗn hợp khí gồm SO₂ và NO₂ có tổng khối lượng là 29,8 gam. Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu 28,44 gam muối. Biết trong A oxi chiếm 10m/67 về khối lượng. Phần trăm FeS trong A gần nhất với giá trị nào sau đây?

Đáp án C

Phương pháp giải:

Quy đổi hỗn hợp thành Mg, Fe, O, S.

$\mathrm{A}\left\{\begin{array}{l}\mathrm{Mg}: \mathrm{x}\\ \mathrm{Fe}: \mathrm{y}\\ \mathrm{O}: \mathrm{z}\\ \mathrm{S}: \mathrm{t}\end{array}+\left\{\begin{array}{l}\stackrel{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 \mathrm{dac}, \mathrm{du}}{\to }\frac{155\mathrm{m}}{67}\left(\mathrm{g}\right)\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{MgSO}}_4: \mathrm{x}\\ {\mathrm{Fe}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3: 0,5\mathrm{y}\end{array}\right.\\ \stackrel{{\mathrm{HNO}}_3 \mathrm{dac}, \mathrm{du}}{\to }\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{SO}}_2: 0,02\\ {\mathrm{NO}}_2: 0,62\end{array}+28,44\left(\mathrm{g}\right)\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{Mg}}^{2+}: \mathrm{x}\\ {\mathrm{Fe}}^{3+}: \mathrm{y}\\ {{\mathrm{SO}}_4}^{2-}: \mathrm{t}-0,02\left(\mathrm{BT}: \mathrm{S}\right)\\ {{\mathrm{NO}}_3}^{-}: 2\mathrm{x}+3\mathrm{y}-2\mathrm{t}+0,04\left(\mathrm{BTDT}\right)\end{array}\right.\right.\end{array}\right.\right.$

Lưu ý: MgO không có phản ứng oxi hóa - khử với HNO₃ nên không có khả năng tạo NH₄⁺.

Giải chi tiết:

Quy đổi hỗn hợp thành Mg, Fe, O, S.

$\mathrm{A}\left\{\begin{array}{l}\mathrm{Mg}: \mathrm{x}\\ \mathrm{Fe}: \mathrm{y}\\ \mathrm{O}: \mathrm{z}\\ \mathrm{S}: \mathrm{t}\end{array}+\left\{\begin{array}{l}\stackrel{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4 \mathrm{dac}, \mathrm{du}}{\to }\frac{155\mathrm{m}}{67}\left(\mathrm{g}\right)\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{MgSO}}_4: \mathrm{x}\\ {\mathrm{Fe}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_3: 0,5\mathrm{y}\end{array}\right.\\ \stackrel{{\mathrm{HNO}}_3 \mathrm{dac}, \mathrm{du}}{\to }\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{SO}}_2: 0,02\\ {\mathrm{NO}}_2: 0,62\end{array}+28,44\left(\mathrm{g}\right)\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{Mg}}^{2+}: \mathrm{x}\\ {\mathrm{Fe}}^{3+}: \mathrm{y}\\ {{\mathrm{SO}}_4}^{2-}: \mathrm{t}-0,02\left(\mathrm{BT}: \mathrm{S}\right)\\ {{\mathrm{NO}}_3}^{-}: 2\mathrm{x}+3\mathrm{y}-2\mathrm{t}+0,04\left(\mathrm{BTDT}\right)\end{array}\right.\right.\end{array}\right.\right.$

Lưu ý: MgO không có phản ứng oxi hóa - khử với HNO₃ nên không có khả năng tạo NH₄⁺.

(1) 67.m_O = 10.m_{hh A} ⟹ 67.16z = 10.(24x + 56y + 16z + 32t) ⇔ 240x + 560y - 912z + 320t = 0

(2) 67.m_{muối (TN1)} = 155.m_{hh A} ⟹ 67.(120x + 400.0,5y) = 155.(24x + 56y + 16z + 32t)

⟹ 4320x + 4720y - 2480z -4960t = 0

(3) Áp dụng bảo toàn e: 2n_Mg + 3n_Fe + 4n_SO2 + 6n_SO4^2- = 2n_O + n_NO2

⟹ 2x + 3y + 4.0,02 + 6.(t - 0,02) = 2z + 0,62

(4) m_{muối (TN2)} = 24x + 56y + 96.(t - 0,02) + 62.(2x + 3y - 2t + 0,04)

Giải hệ 4 phương trình trên được $\left\{\begin{array}{l}\mathrm{x}=0,04\\ \mathrm{y}=0,1\\ \mathrm{z}=0,1\\ \mathrm{t}=0,08\end{array}\right.$

Quy đổi ngược lại: $\left\{\begin{array}{l}\mathrm{Mg}: 0,04\\ \mathrm{Fe}: 0,1\\ \mathrm{O}: 0,1\\ \mathrm{S}: 0,08\end{array}\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}\mathrm{MgO}: 0,04\\ {\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3:0,02(\mathrm{BT}: \mathrm{O})\\ \mathrm{FeS}: \mathrm{a}\\ {\mathrm{FeS}}_2: \mathrm{b}\end{array}\right.\right.$

Giải hệ $\left\{\begin{array}{l}\mathrm{a}+\mathrm{b}={\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}}-2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3}=0,06\\ \mathrm{a}+2\mathrm{b}={\mathrm{n}}_{\mathrm{S}}=0,08\end{array}\to \left\{\begin{array}{l}\mathrm{a}=0,04\\ \mathrm{b}=0,02\end{array}\right.\right.$

⟹ %m_FeS ≈ 32,8% gần nhất với 33%.