Sulfurbornite là một loại khoáng vật chứa sắt, đồng và lưu huỳnh CTHH có dạng CuxFeySz. Để tiến hành phân tích mẫu quặng người ta làm như sau:
QT1: Đem m(g) mẫu quặng nghiền nhỏ sau đó đem oxi hoá hoàn toàn trong oxi khô, khí sinh ra dẫn qua bình dung dịch kiềm NaOH đặc để giữ lại SO2. Sau phản ứng thấy bình tăng 6,144g và còn lại m1(g) chất rắn.
QT2: Dẫn khí hidro qua m1(g) chất rắn, khống chế ở 250 độ C để Fe2O3 chuyển về Fe3O4, CuO chuyển về Cu. Sau phản ứng thu được 9,536g hỗn hợp rắn. Đem toàn bộ hỗn hợp cho vào HCl dư sau phản ứng còn lại 7,68g chất rắn không phản ứng.
Xác định khối lượng m, m1 và CTHH của sulfurbornite.
Sulfurbornite là một loại khoáng vật chứa sắt, đồng và lưu huỳnh CTHH có dạng CuxFeySz. Để tiến hành phân tích mẫu quặng người ta làm như sau: QT1: Đe
By Alexandra
$m_{\text{NaOH tăng}}=6,144g=m_{SO_2}$
$\to n_{SO_2}=\dfrac{6,144}{64}=0,096(mol)$
$\to n_S=n_{SO_2}=0,096(mol)$
Chất rắn $m_1$: $CuO, Fe_2O_3$
Sau phản ứng khử: $m_{Fe_3O_4}+m_{Cu}=9,536g$
Đặt $n_{Fe_3O_4}=x(mol); n_{Cu}=y(mol)$
$\to 232x+64y=9,536$ $(1)$
Có chất không tan ($Cu$ dư) nên muối tạo thành là $FeCl_2, CuCl_2$, muối $FeCl_3$ hết.
$n_{Cu\rm dư}=\dfrac{7,68}{64}=0,12(mol)$
$\to n_{Cu\rm pứ}=y-0,12(mol)$
$Fe_3O_4+8HCl\to FeCl_2+2FeCl_3+4H_2O$
$\to n_{FeCl_3}=2x(mol)$
$Cu+2FeCl_3\to CuCl_2+2FeCl_2$
$\to y-0,12=x$ $(2)$
$(1)(2)\to x=0,006; y=0,12725$
Bảo toàn $Fe$: $2n_{Fe_2O_3}=3n_{Fe_3O_4}\to n_{Fe_2O_3}=0,009(mol)$
Bảo toàn $Cu$: $n_{CuO}=n_{Cu}=0,12725(mol)$
$\to m_1=0,009.160+0,12725.80=11,62g$
$n_{Fe}=2n_{Fe_2O_3}=0,018(mol)$
$n_{Cu}=n_{CuO}=0,12725(mol)$
$\to m=0,096.32+0,018.56+0,12725.64=12,224g$
$n_{Cu}: n_{Fe}: n_S=0,12725:0,018:0,096=7:1:\dfrac{16}{3}= 21:3:16$
Vậy quặng sulfurbornite có CTHH $Cu_{21}Fe_3S_{16}$
Chúc bạn học tốt!!!
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
$4Cu_xFe_yS_z + (2x+3y+4z)O_2 \xrightarrow {t^0} 4xCuO + 2yFe_2O_3 + 4zSO_2$
`QT1:`
Khí sinh ra là `SO_2`
Khối lượng dung dịch tăng chính là khối lượng `SO_2`
`=> m_{SO_2}=6,144g`
`=> n_{SO_2}=6,144÷64=0,096 mol`
Chất rắn còn lại gồm `Fe_2O_3` và `CuO`
`QT2:`
$3Fe_2O_3 + H_2 \xrightarrow {250°C} 2Fe_3O_4 + H_2O$
$CuO + H_2 \xrightarrow {t^0} Cu + H_2O $
Hỗn hợp rắn thu được là `Fe_3O_4, Cu`
`Fe_3O_4 + 8HCl \to FeCl_2 + 2FeCl_3 + 4H_2O`
Do `Cu` không tác dụng với `HCl` nên chất rắn không tan là `Cu` còn dư sau khi td với `FeCl_3`
Đặt `n_{Fe_3O_4}=a mol`
`Cu + 2FeCl_3 \to CuCl_2 + 2FeCl_2`
Theo pt:
`n_{FeCl_3}=2a mol`
n_{Cu.pư}=1/2 . n_{FeCl_3}=a mol
Khi đó:
`m_{Fe_3O_4}+m_{Cu.pư}=232a+64a=9,536-7,68=1,856`
`=> a=0,00627`
`=> m_{Cu.dư}=7,68g`
`=> n_{Cu.dư}=7,68÷64=0,12 mol`
Theo pt:
`n_{CuO}=0,12+0,00627=0,12627 mol`
`n_{Fe_2O_3}=3/2 . n_{Fe_3O_4}=3/2 . 0,00627=0,009405 mol`
Khi đó:
`m_1=0,12627.80+0,009405.160=11,6064g`
Khối lượng quặng đã lấy ban đầu là tổng khối lượng `Cu, Fe` và `S`
`m=m_{Cu}+m_{Fe}+m_S=64n_{Cu}+56n_{Fe}+32n_S`
`=64.0,12627+56.2.n_{Fe_2O_3}+32.n_{SO_2}`
`=64.0,12627+56.2.0,009405+32.0,096`
`=12,20664g`
Mặt khác:
Ta có:
`x:y:z=n_{Cu}:n_{Fe}:n_S=0,12627:0,01881:0,096`