Hòa tan hết 2,72 gam hỗn hợp X gồm: FeS₂, FeS, Fe, CuS và Cu trong 500 ml dung dịch HNO₃ 1M, sau khi kết thúc các phản ứng thu được dung dịch Y và 0,07 mol một chất khí. Cho Y tác dụng với lượng dư dung dịch BaCl₂ thu được 4,66 gam kết tủa. Mặt khác, dung dịch Y có thể hòa tan tối đa m gam Cu. Biết trong các quá trình trên, sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵ là NO. Giá trị của m là

Chọn đáp án C

Phương pháp giải:

Coi hh X gồm Fe, Cu và S

$\mathrm{2,72}gX\left\{\begin{array}{l}Fe:x\left(mol\right)\\ Cu:y\left(mol\right)\\ S\end{array}\right.+HN{O}_3:\mathrm{0,5}\to \mathrm{0,07}molNO+ddY\left\{\begin{array}{l}F{e}^{3+}\\ F{e}^{2+}\\ H^{+}\\ S{O_4}^{2-}\\ N{O_3}^{-}\end{array}\right.+BaC{l}_{2}du\to \mathrm{4,66}gBaS{O}_4$

Sử dụng bảo toàn nguyên tố S, H

Sử dụng bảo toàn khối lượng và bảo toàn e

Giải chi tiết:

Coi hh X gồm Fe, Cu và S

$\mathrm{2,72}gX\left\{\begin{array}{l}Fe:x\left(mol\right)\\ Cu:y\left(mol\right)\\ S\end{array}\right.+HN{O}_3:\mathrm{0,5}\to \mathrm{0,07}molNO+ddY\left\{\begin{array}{l}F{e}^{3+}\\ F{e}^{2+}\\ H^{+}\\ S{O_4}^{2-}\\ N{O_3}^{-}\end{array}\right.+BaC{l}_{2}du\to \mathrm{4,66}gBaS{O}_4$

BTNT “S”: n_S = n_BaSO4 = 4,66 : 233 = 0,02 (mol)

quá trình nhường e

Fe → Fe⁺³ + 3e

x              → 3x (mol)

Cu → Cu⁺² + 2e

y               → 2y (mol)

S  + H₂O + 6e → 8H⁺ + SO₄^2-

0,02  →   0,12→ 0,16 (mol)

quá trình nhận e

4H⁺ + NO₃^‑ + 3e → NO + 2H₂O  (*)

0,28              0,21 ← 0,07 (mol)

Lượng H⁺ có trong dd Y là: n_H+ = n_HNO3 + 8n_S -  4n_NO = 0,5 + 8.0,02 - 4.0,07 = 0,38 (mol)

Ta có hệ: $\left\{\begin{array}{l}{m}_{hhX}=56x+64y+\mathrm{0,02.32}=\mathrm{2,72}\\ Bte:3x+2y+\mathrm{0,12}=\mathrm{0,21}\end{array}\right.\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}x=\mathrm{0,02}\\ y=\mathrm{0,015}\end{array}\right.$

Vậy dd Y chứa $\left\{\begin{array}{l}F{e}^{3+}:\mathrm{0,02}mol\\ C{u}^{2+}:\mathrm{0,015}mol\\ H^{+}:\mathrm{0,38}mol\\ S{O_4}^{2-}:\mathrm{0,02}mol\\ N{O_3}^{-}:\mathrm{0,43}mol\end{array}\right.+Cu:a\left(mol\right)\to \left\{\begin{array}{l}F{e}^{2+}:\mathrm{0,015}mol\\ C{u}^{2+}:\mathrm{0,015}+amol\\ S{O_4}^{2-}:\mathrm{0,02}mol\\ N{O_3}^{-}:\end{array}\right.+NO+H_{2}O$

Cho Cu vào dd Y có: n_NO = 1/4n_H+ = 1/4.0,38 = 0,095 (mol) (Nhìn theo tương tự như bán phản ứng (*))

Bảo toàn e ta có: 2n_Cu = n_Fe3+ + 3n­_NO = 0,02 + 3.0,095 → n_Cu = 0,1525 (mol)

→ m_Cu = 0,1525×64 = 9,76 (g)