Cho tan hoàn toàn 8,0g hỗn hợp gồm FeS và FeS2 trong 290ml dung dịch HNO3, thu được khí NO và dung dịch Y. Để tác dụng hết với các chất trong dung dịch Y, cần 250ml dung dịch Ba(OH)2 1M. Kết tủa tạo thành đem nung ngoài không khí đến khối lượng không đổi thu được 32,03g chất rắn Z.
a, Khối lượng mỗi chất trong X là
b, Thể tích khí NO (đktc) thu được là
c, Nồng độ mol của dung dịch HNO3 đã dùng là
Sơ đồ phản ứng:
\(\left\{ \begin{array}{l} FeS:a\\ Fe{S_2}:b \end{array} \right.\)$\overset{HNO_3}{\longrightarrow}$\(NO + Y\)$\overset{Ba(OH)_2}{\longrightarrow}$ \(\left\{ \begin{array}{l} Fe{(OH)_3}\\ Fe{(OH)_2}\\ BaS{O_4} \end{array} \right.\)$\overset{\text{nung, kk}}{\longrightarrow}$\(\left\{ \begin{array}{l} F{e_2}{O_3}:\dfrac{{a + b}}{2}\\ BaS{O_4}:a + 2b \end{array} \right.\)
Bảo toàn nguyên tố Fe và S trước và sau phản ứng ta được số mol tương ứng như sơ đồ trên
Khi đó ta có hpt:
\(\left\{ \begin{array}{l}
{m_{FeS}} + {m_{Fe{S_2}}} = 8 = 88a + 120b\\
{m_{F{e_2}{O_3}}} + {m_{BaS{O_4}}} = 32,03 = 160.\dfrac{{a + b}}{2} + 233.(a + 2b)
\end{array} \right.\)
\(\to \left\{ \begin{array}{l}
a = 0,05\\
b = 0,03
\end{array} \right.mol\)
a) \({m_{FeS}} = 4,4g;{m_{Fe{S_2}}} = 3,6g\)
b) Nhận thấy rằng: số mol lớn nhất do Fe và $H_2SO_4$ để tác dụng với $Ba(OH)_2$ là:
\(3.{n_{Fe}} + 2{n_{{H_2}S{O_4}}} = 3.(0,05 + 0,03) + 2.(0,05 + 0,03.2) = 0,46 < {n_{O{H^ – }}} = 2.0,25 = 0,5\)
⇒ Chứng tỏ $HNO_3$ dư ⇒ Sản phẩm sinh ra toàn bộ Fe(III)
Các quá trình cho và nhận e:
\(\begin{array}{l}
Fe \to F{e^{3 + }} + 3e\\
S \to {S^{ + 6}} + 6e\\
{N^{ + 5}} + 3e \to {N^{ + 2}}
\end{array}\)
Khi đó: \(3{n_{NO}} = 3{n_{Fe}} + 6{n_S}\)
\(\to {n_{NO}} = \dfrac{{(0,05 + 0,03) + 6.(0,05 + 0,03.2)}}{3} = 0,3mol\)
\( \to {V_{NO}} = 0,3.22,4 = 6,72l\)
c) \({n_{HN{O_3}dư }} = 0,5 – 0,46 = 0,04\) mol
\( \to {n_{HN{O_3} bđ }} = 3{n_{Fe}} + {n_{NO}} + 0,04 = 0,58mol\)
\( \to {C_{HN{O_3}bđ }} = \frac{{0,58}}{{0,29}} = 2M\)