Hoà tan hoàn toàn hỗn hợp X chứa ${\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4$ và ${\mathrm{FeS}}_2$ trong 63 gam dung dịch ${\mathrm{HNO}}_3$, thu được 0,07 mol ${\mathrm{NO}}_2$ duy nhất (ở đktc). Dung dịch thu được tác dụng vừa đủ với 200 ml dung dịch NaOH 2M, lọc kết tủa rồi đem nung đến khối lượng không đổi thì thu được 9,76 gam chất rắn. Nồng độ phần trăm của dung dịch ${\mathrm{HNO}}_3$ ban đầu là

Đáp án C

${\mathrm{n}}_{{\mathrm{NO}}_2}=0,07\mathrm{mol}$; ${\text{n}}_{\mathrm{NaOH}}=0,4\mathrm{\hspace{0.17em}}\mathrm{mol}$; ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3}=0,061\mathrm{mol}$

Ta có quá trình: $\left\{\begin{array}{l}{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4\\ {\mathrm{FeS}}_2\end{array}\right.\underset{}{\overset{{\mathrm{HNO}}_3}{\to }}$$〈\begin{array}{l}\mathrm{Dd}\underset{}{\overset{\underset{0,4\mathrm{mol}}{\underbrace{\mathrm{NaOH}}}}{\to }}\mathrm{Fe}{\left(\mathrm{OH}\right)}_3\underset{}{\overset{\mathrm{t}°}{\to }}\underset{0,061\mathrm{mol}}{\underbrace{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3}}\\ \underset{0,07\mathrm{mol}}{\underbrace{{\mathrm{NO}}_2}}\end{array}$

Bảo toàn nguyên tố Fe: ${\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}{\left(\mathrm{OH}\right)}_3}=2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_2{\mathrm{O}}_3}=0,122\mathrm{mol}$

Nhận xét: ${\mathrm{n}}_{\mathrm{NaOH}\mathrm{phaûn}\mathrm{öùng}\mathrm{vôùi}{\mathrm{Fe}}^{3+}}=3{\mathrm{n}}_{\mathrm{Fe}{\left(\mathrm{OH}\right)}_3}=$$3.0,122=0,366\mathrm{mol}<{\mathrm{n}}_{\mathrm{NaOH}\mathrm{duøng}}$$=0,4\mathrm{mol}$

→ Dung dịch sau phản ứng có ${\mathrm{H}}^{+}$: ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}^{+}}=0,4-0,366=0,034\mathrm{mol}$

Gọi số mol ${\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4$ và ${\mathrm{FeS}}_2$ trong X lần lượt là x và y mol.

Quá trình cho nhận electron trong phản ứng của X với dung dịch ${\mathrm{HNO}}_3$:

$3{\mathrm{Fe}}^{+8/3}\to 3{\mathrm{Fe}}^{+3}+1\mathrm{e}$

${\mathrm{N}}^{+5}+1\mathrm{e}\to {\mathrm{N}}^{+4}$

${\mathrm{FeS}}_2\to {\mathrm{Fe}}^{3+}+2{\mathrm{S}}^{+6}+15\mathrm{e}$

Bảo toàn electron: $\mathrm{x}+15\mathrm{y}=0,07 \left(*\right)$

Bảo toàn nguyên tố Fe: $3{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Fe}}_3{\mathrm{O}}_4}+{\mathrm{n}}_{{\mathrm{FeS}}_2}=2{\mathrm{nFe}}_2{\mathrm{O}}_3$$\to 3\mathrm{x}+\mathrm{y}=0,122$

Từ (*) và (**) suy ra: x = 0,04; y = 0,002

Dung dịch Y sau phản ứng gồm ${\mathrm{Fe}}^{3+}$ (0,122 mol); ${\mathrm{SO}}_4^{2-}$ (0,004 mol); ${\mathrm{H}}^{+}$ (0,034 mol) và ${\mathrm{NO}}_3^{-}$.

Bảo toàn điện tích trong dung dịch Y: ${\mathrm{n}}_{{\mathrm{NO}}_3^{-}}=0,122.3+0,034-0,004.2$$=0,392\mathrm{mol}$

$\to \sum {\mathrm{n}}_{{\mathrm{HNO}}_3}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{NO}}_3^{-}}+{\mathrm{n}}_{{\mathrm{NO}}_2}=$$0,392+0,07=0,462\mathrm{mol}$

Nồng độ phần trăm của dung dịch ${\mathrm{HNO}}_3$ ban đầu:

$\mathrm{C}\%=\frac{0,462.63}{63}.100\%=46,2\%$