Hỗn hợp a gồm Cu và CuO Hòa tan hoàn toàn 20,8 gam hỗn hợp a vào 73,5 gam dung dịch H₂SO₄ 80% chỉ thu được dung dịch x và khí SO₂ là sản phẩm khử duy nhất cho x tác dụng hoàn toàn với 900 ml dung dịch NaOH 1M sau đó lọc bỏ kết tủa được dung dịch y cô cạn y thu được chất rắn z nặng 60,8 g nồng độ phần trăm của CuSO₄ trong x.

Trả lời:

Tóm tắt bài toán:

\[20,8\left( g \right)A\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{Cu}\\{CuO}\end{array}} \right. + 73,5g\,\,dd\,\underbrace {{H_2}S{O_4}}_{0,6\left( {mol} \right)}\]

SO₂:

\[\begin{array}{l}20,8\left( g \right)A\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{Cu}\\{CuO}\end{array}} \right. + 73,5g\,\,dd\,\underbrace {{H_2}S{O_4}}_{0,6\left( {mol} \right)}\\ \to \left\langle {\begin{array}{*{20}{c}}{X\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{CuS{O_4}:}\\{{H_2}S{O_{4\,du}}}\end{array} + \underbrace {NaOH}_{0,9\left( {mol} \right)}} \right.}\\{ \to \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{ \downarrow Cu{{\left( {OH} \right)}_2}}\\{60,8\left( g \right)\,\,Z\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{N{a_2}S{O_4}:a\left( {mol} \right)}\\{NaOH\,du:b\left( {mol} \right)}\end{array}} \right.}\end{array}} \right.}\end{array}} \right.\end{array}\]

Đặt trong Z số mol Na₂SO₄ và NaOH dư lần lượt là a và b (mol)

Ta có hệ phương trình:

\[\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{{m_{N{a_2}S{O_4}}} + {m_{NaOH\,du}} = {m_Z}}\\{BT:Na \Rightarrow 2{n_{N{a_2}S{O_4}}} + {n_{NaOH\,du}} = {n_{NaOH\,\,bd}}}\end{array}} \right.\]

\[ \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{142a + 40b = 60,8}\\{2a + b = 0,9}\end{array}} \right.\]

\[ \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a = 0,4}\\{b = 0,1}\end{array}} \right.\]

BTNT “S”: n_H2SO4 bđ = n_SO2 + n_Na2SO4

⟹ 0,6 = n_SO2 + 0,4

⟹ n_SO2 = 0,6 – 0,4 = 0,2 (mol)

BT e ta có: n_Cu = n_SO2 = 0,2 (mol)

(Do Cu từ số oxh 0 lên +2, còn S từ số oxi hóa +6 xuống +4)

⟹ m_Cu = 0,2.64 = 12,8 (g)

⟹ m_CuO = m_A – m_Cu = 20,8 – 12,8 = 8 (g)

⟹ n_CuO = m_CuO : M_CuO = 8 : 80 = 0,1 (mol)

BTNT “Cu”:

n_CuSO4 = n_Cu + n_CuO = 0,2 + 0,1 = 0,3 (mol)

⟹ m_CuSO4 = n_CuSO4×M_CuSO4 = 0,3×160 = 48 (g)

Ta có: m_A + m_{dd H2SO4} = m_{dd X} + m_SO2

⟹ m_dd X = m_A + m_{dd H2SO4} - m_SO2 = 20,8 + 73,5 – 0,2.64 = 81,5 (g)

Phần trăm khối lượng CuSO₄ có trong dd X là:

\[C\% = \frac{{{m_{CuS{O_4}}}}}{{{m_{dd\,\,X}}}}.100\% \]

\[ \Rightarrow C\% = \frac{{48}}{{81,5}}.100\% = 58,90\% \]

Đáp án cần chọn là: B