Hòa tan hết m gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe₂O₃ và Fe₃O₄ vào dung dịch HCl dư, thu được a mol H₂ và dung dịch chứa 31,19 gam hỗn hợp muối. Mặt khác, hòa tan hoàn toàn m gam X trong dung dịch chứa 0,55 mol H₂SO₄ (đặc) đun nóng, thu được dung dịch Y và 0,14 mol SO₂ (sản phẩm khử duy nhất của S⁺⁶). Cho 400 ml dung dịch NaOH 1M vào Y, sau khi phản ứng kết thúc được 10,7 gam một chất kết tủa. Giá trị của a là

Đáp án D

$n_{NaOH}=0,4mol\to n_{O{H}^{-}}=0,4mol$

$n_{H_{2}S{O}_4}=0,55mol\to n_{H^{+}}=1,1mol$

Gọi số mol của FeCl₂, FeCl₃ trong muối lần lượt là x, y mol $\to 127x+162y=31,15$ (*)

Quy đổi hỗn hợp X thành Fe và O.

Bảo toàn nguyên tố Fe:   $n_{Fe}=x+ymol$

Gọi số mol của O trong hỗn hợp X là z mol.

Xét phản ứng của X với H₂SO₄ đặc, nóng.

Trường hợp 1: H₂SO₄ đặc, nóng dư.

→ Kết tủa là Fe(OH)₃, $n_{Fe{\left(OH\right)}_3}=0,1mol$

Quá trình cho nhận electron:

Bảo toàn electron: $3n_{Fe}=2n_O+2n_{S{O}_2}$

$\iff 3\left(x+y\right)=2z+2.0,14\to 3x+3y-2z=0,28$ (**)

Ta có: 4H⁺ + _{$S{O}_4^{2-}$} + 2e → SO₂ + 2H₂O

       0,56              ← 0,14                mol

Theo phương trình số mol H⁺ phản ứng tạo ra SO₂ là 0,56 mol.

$\to n_{H^{+}pö}=0,56+2zmol\to n_{H^{+}dö}=1,1-0,56-2zmol$

Dung dịch Y chứa Fe³⁺, H⁺ dư, $S{O}_4^{2-}$ .

Khi cho NaOH vào dung dịch Y: $n_{H^{+}}+3n_{Fe{\left(OH\right)}_2}=n_{O{H}^{-}}$

$\iff 1,1-0,56-2z+3.0,1=0,4$

→                           $z=0,22mol$          (***)

Từ (*), (**), (***) suy ra: $x=0,22$ ;   $y=0,02$

Bảo toàn nguyên tố Cl: $n_{HCl}=n_{C{l}^{-}}=2n_{FeC{l}_2}+3n_{FeC{l}_3}$

$\to n_{HCl}=2.0,22+3.0,02=0,5mol$

Bảo toàn nguyên tố H và O: $n_{HCl}=2n_{H_2}+2n_{H_{2}O}=2n_{H_2}+2n_{O\left(X\right)}$

$\to n_{H_2}=\frac{1}{2}.\left(0,5-0,22.2\right)=0,03mol$

Trường hợp 2: H₂SO₄ không dư.

Ta có: Y phản ứng với NaOH thu được kết tủa duy nhất → Trong Y chứa muối duy nhất Fe²⁺ hoặc Fe³⁺.

Trong Y có: $n_{S{O}_4^{2-}}=n_{H_{2}S{O}_4}-n_{S{O}_2}=0,55-0,14=0,41mol$

Giả sử Y chứa Fe³⁺: $n_{Fe{\left(OH\right)}_3}=0,1mol\to n_{F{e}^{3+}}=0,1mol$

Mặt khác, bảo toàn điện tích trong Y ta thấy: $3n_{F{e}^{3+}}\ne 2n_{S{O}_4^{2-}}^{}\to$  Loại.

Giả sử Y chứa Fe²⁺: $n_{Fe{\left(OH\right)}_2}=\frac{10,7}{90}=0,12mol\to n_{F{e}^{2+}}=0,12mol$

Mặt khác, bảo toàn điện tích trong Y, ta thấy: $2n_{F{e}^{2+}}\ne 2n_{S{O}_4^{2-}}^{}\to$  Loại.