Cho 31,2 gam hỗn hợp CuO và Fe3O4 với tỉ lệ mol 1: 1 tan hết trong dung dịch H2SO4 loãng, vừa đủ thu được dung dịch X. Cho m gam Mg vào dung dịch X, sau khi phản ứng kết thúc thu lấy phần dung dịch (dung dịch Y). Thêm dung dịch KOH dư vào Y được kết tủa Z. Nung Z trong không khí đến khối lượng không đổi được 30 gam chất rắn T. Tìm giá trị của m.
Đáp án:
6 g
Giải thích các bước giải:
Gọi số mol $CuO$ và $F{e_3}{O_4}$ là x
Ta có: $80x + 232x = 31,2 \Rightarrow x = 0,1$
Dung dịch X gồm: $CuS{O_4}(0,1{\text{ mol);}}FeS{O_4}(0,1{\text{ mol);}}F{e_2}{(S{O_4})_3}(0,1{\text{ mol)}}$
+ Nếu toàn bộ $CuO$ và $F{e_3}{O_4}$ chuyển hóa thành $CuO$ và $F{e_2}{O_3}$ thì khối lượng chất rắn T là 32 g > 30 g ⇒ Mg phải phản ứng với $CuS{O_4}$
$\begin{gathered} Mg + F{e_2}{(S{O_4})_3} \to MgS{O_4} + 2FeS{O_4} \hfill \\ 0,1{\text{ 0,1}} \hfill \\ {\text{Mg + CuS}}{{\text{O}}_4} \to MgS{O_4} + Cu \hfill \\ 0,1{\text{ 0,1}} \hfill \\ \end{gathered} $
+ Nếu $Mg$ chỉ đủ phản ứng hết với $CuS{O_4}$ thì chất rắn T gồm $MgO$ (0,2 mol) và $F{e_2}{O_3}$ (0,15 mol) $ \Rightarrow {m_T} = 32 > 30$ (loại)
Như vậy $Mg$ phản ứng với một phần $FeS{O_4}$
$\begin{gathered} Mg + FeS{O_4} \to MgS{O_4} + Fe \hfill \\ {\text{ y y}} \hfill \\ \end{gathered} $
$\begin{gathered} {m_T} = {m_{MgO}} + {m_{F{e_2}{O_3}}} = \left( {0,2 + y} \right)40 + \frac{{\left( {0,3 – y} \right)}}{2}.160 = 30 \hfill \\ \Rightarrow y = 0,05 \hfill \\ \Rightarrow \sum {{n_{Mg}}} = 0,05 + 0,2 = 0,25 \Rightarrow {m_{Mg}} = 6\left( g \right) \hfill \\ \end{gathered} $