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.

$A\left\{\begin{array}{l}Mg:x\\ Fe:y\\ O:z\\ S:t\end{array}\right.+\left\{\begin{array}{l}\stackrel{H_{2}S{O}_{4}dac,du}{\to }\frac{155m}{67}\left(g\right)\left\{\begin{array}{l}MgS{O}_4:x\\ F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3:0,5y\end{array}\right.\\ \stackrel{HN{O}_{3}dac,du}{\to }\left\{\begin{array}{l}S{O}_2:0,02\\ N{O}_2:0,62\end{array}\right.+28,44\left(g\right)\left\{\begin{array}{l}M{g}^{2+}:x\\ F{e}^{3+}:y\\ S{O}_4^{2-}:t-0,02\left(BT:S\right)\\ N{O}_3^{-}:2x+3y-2t+0,04\left(BTDT\right)\end{array}\right.\end{array}\right.$

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.

$A\left\{\begin{array}{l}Mg:x\\ Fe:y\\ O:z\\ S:t\end{array}\right.+\left\{\begin{array}{l}\stackrel{H_{2}S{O}_{4}dac,du}{\to }\frac{155m}{67}\left(g\right)\left\{\begin{array}{l}MgS{O}_4:x\\ F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3:0,5y\end{array}\right.\\ \stackrel{HN{O}_{3}dac,du}{\to }\left\{\begin{array}{l}S{O}_2:0,02\\ N{O}_2:0,62\end{array}\right.+28,44\left(g\right)\left\{\begin{array}{l}M{g}^{2+}:x\\ F{e}^{3+}:y\\ S{O}_4^{2-}:t-0,02\left(BT:S\right)\\ N{O}_3^{-}:2x+3y-2t+0,04\left(BTDT\right)\end{array}\right.\end{array}\right.$

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 $\left\{\begin{array}{l}x=0,04\\ y=0,1\\ z=0,1\\ t=0,08\end{array}\right.$

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

Giải hệ $\left\{\begin{array}{l}a+b=n_{F\text{e}}-2n_{F{\text{e}}_2{O}_3}=0,06\\ a+2b=n_S=0,08\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{l}a=0,04\\ b=0,02\end{array}\right.$

⟹ %m_FeS ≈ 32,8% gần nhất với 33%.