Câu hỏi
Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe và Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, thu được 2,24 lít khí SO2 (đktc, sản phẩm khử duy nhất của S+6 ) và còn 7m/50 gam kim loại không tan. Cho toàn bộ lượng kim loại không tan tác dụng hết với dung dịch HCl (lấy dư 10% so với lượng cần phản ứng) được dung dịch A. Dung dịch A tác dụng hết với dung dịch chứa tối đa 0,064 mol KMnO 4 đun nóng (đã axit hóa bằng H2SO4 dư). Giá trị của m và thành phần % khối lượng của Fe3O4 trong hỗn hợp X?
- A. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 58%
- B. m = 50 gam và %m Fe3O4 = 48%
- C. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 42%
- D. m = 50 gam và %m Fe3O4 = 52%
Đáp án đúng
A. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 58%
Có thể bạn cần
Tổng hợp sách, PDF, bảng tra cứu và đề luyện tập cho học sinh THCS, THPT. Lọc nhanh theo lớp, môn học hoặc nhu cầu học tập.
Giải thích vì sao đáp án đúng
Đáp án đúng là A. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 58%.
Dựa vào dữ kiện của câu hỏi, phương án này là lựa chọn phù hợp nhất.
Cho hỗn hợp Fe, Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, còn dư kim loại không tan là Fe dư. =>dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa muối FeSO4. Dùng bảo toàn electron để tìm số mol Fe trong hỗn hợp ban đầu, từ đó tìm được % khối lượng của Fe3O4. Cho hỗn hợp Fe, Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, còn dư kim loại không tan là Fe dư. =>dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa muối FeSO4. PTHH các phản ứng: 2Fe+ 6H2SO4 đ,nóng → Fe 2 (SO4 ) 3+ 3SO2+ 6H2O (1) 2Fe 3 O 4+ 10H2SO4đ,nóng → 3Fe 2 (SO4 ) 3+ SO2+ 10H2O (2) Fe+ Fe 2 (SO4 ) 3 → 3FeSO4 (3) Fe+ 2HCl → FeCl 2+ H2 (4) 10HCl+ 2 KMnO 4+ 3H2SO4 → K 2 SO4+ 2MnSO4+ 5Cl 2+ 8 H2O (5) 10FeCl 2+ 6 KMnO 4+ 24H2SO4 → 3K 2 SO4+ 6MnSO4+ 5Fe 2 (SO4 ) 3+ 10Cl 2+ 24 H2O (6) Gọi số mol Fe dư là a mol Theo (4) ta có: n HCl phản ứng = 2a (mol) => n HCl dư = 0,2a (mol) Dung dịch A thu được, tác dụng với dung dịch KMnO 4 /H2SO4 Theo các phản ứng (5), (6) => n KMnO4 = 0,64a = 0,064 => a = 0,1 m Fe dư = 5,6 gam = 7m/ 50 => m = 40 (gam) Gọi số mol Fe, Fe3O4 phản ứng ở (1), (2), (3) là x, y Ta có 56 x+ 232y = 40− 5,6 = 34,4 (7) Số mol SO2 = 0,1mol Quá trình nhường e quá trình nhận e Fe 0 → Fe+2+ 2e S+6+2e → S+4 Mol: x 2x mol: 0,2 ←0,1 3Fe+8/3+ 2e → 3Fe+2 mol: 3y → 2y Bảo toàn e ta có: 2x = 2y+ 0,2 (8) Từ (7) và (8) ta giải ra được: x = 0,2 và y = 0,1 Khối lượng sắt ban đầu: m Fe bđ = 0,2. 56+ 5,6 = 16,8 gam → %m Fe = 42%; %m Fe3O4 = 100%− 42% = 58% Đáp án A
Vì sao các đáp án còn lại không đúng?
- A. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 58% là đáp án đúng. Phương án này phù hợp với kết luận của lời giải: A. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 58%. Cụ thể, Cho hỗn hợp Fe, Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, còn dư kim loại không tan là Fe dư. =>dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa muối FeSO4. Dùng bảo toàn electron để tìm số mol Fe trong hỗn hợp ban đầu, từ đó tìm được % khối lượng của Fe3O4. Cho hỗn hợp Fe, Fe3O4 tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng, còn dư kim loại không tan là Fe dư. =>dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa muối FeSO4. PTHH các phản ứng: 2Fe+ 6H2SO4 đ,nóng → Fe 2 (SO4 ) 3+ 3SO2+ 6H2O (1) 2Fe 3 O 4+ 10H2SO4đ,nóng → 3Fe 2 (SO4 ) 3+ SO2+ 10H2O (2) Fe+ Fe 2 (SO4 ) 3 → 3FeSO4 (3) Fe+ 2HCl → FeCl 2+ H2 (4) 10HCl+ 2 KMnO 4+ 3H2SO4 → K 2 SO4+ 2MnSO4+ 5Cl 2+ 8 H2O (5) 10FeCl 2+ 6 KMnO 4+ 24H2SO4 → 3K 2 SO4+ 6MnSO4+ 5Fe 2 (SO4 ) 3+ 10Cl 2+ 24 H2O (6) Gọi số mol Fe dư là a mol Theo (4) ta có: n HCl phản ứng = 2a (mol) => n HCl dư = 0,2a (mol) Dung dịch A thu được, tác dụng với dung dịch KMnO 4 /H2SO4 Theo các phản ứng (5), (6) => n KMnO4 = 0,64a = 0,064 => a = 0,1 m Fe dư = 5,6 gam = 7m/ 50 => m = 40 (gam) Gọi số mol Fe, Fe3O4 phản ứng ở (1), (2), (3) là x, y Ta có 56 x+ 232y = 40− 5,6 = 34,4 (7) Số mol SO2 = 0,1mol Quá trình nhường e quá trình nhận e Fe 0 → Fe+2+ 2e S+6+2e → S+4 Mol: x 2x mol: 0,2 ←0,1 3Fe+8/3+ 2e → 3Fe+2 mol: 3y → 2y Bảo toàn e ta có: 2x = 2y+ 0,2 (8) Từ (7) và (8) ta giải ra được: x = 0,2 và y = 0,1 Khối lượng sắt ban đầu: m Fe bđ = 0,2. 56+ 5,6 = 16,8 gam → %m Fe = 42%; %m Fe3O4 = 100%− 42% = 58% Đáp án A
- B. m = 50 gam và %m Fe3O4 = 48% không phải đáp án đúng. Phương án này bị loại vì không phù hợp với dữ kiện của đề bài hoặc không khớp với bản chất kiến thức đang được hỏi. Khi so sánh với đáp án đúng A. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 58%, có thể thấy lựa chọn B không thỏa mãn kết luận cần tìm.
- C. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 42% không phải đáp án đúng. Phương án này bị loại vì không phù hợp với dữ kiện của đề bài hoặc không khớp với bản chất kiến thức đang được hỏi. Khi so sánh với đáp án đúng A. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 58%, có thể thấy lựa chọn C không thỏa mãn kết luận cần tìm.
- D. m = 50 gam và %m Fe3O4 = 52% không phải đáp án đúng. Phương án này bị loại vì không phù hợp với dữ kiện của đề bài hoặc không khớp với bản chất kiến thức đang được hỏi. Khi so sánh với đáp án đúng A. m = 40 gam và %m Fe3O4 = 58%, có thể thấy lựa chọn D không thỏa mãn kết luận cần tìm.
Kiến thức liên quan
Câu hỏi thuộc phần Hóa học lớp 12 về Kim loại và các nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học. Khi làm dạng câu này, cần xác định rõ đề đang hỏi về vị trí nguyên tố, tính chất hóa học, tính chất vật lí, dãy điện hóa hay phương pháp điều chế.
Bạn có thể xem thêm kiến thức nền tại bảng tuần hoàn lớp 8. Với dạng câu hỏi về cấu hình electron, cần xác định đúng số hiệu nguyên tử, thứ tự phân bố electron vào các phân lớp và chú ý cấu hình electron của ion nếu đề hỏi ion.
Mẹo ghi nhớ
Khi gặp câu hỏi tương tự, hãy xác định từ khóa chính trong đề bài, sau đó đối chiếu với tính chất đặc trưng của nguyên tố, nhóm nguyên tố hoặc hợp chất được nhắc đến. Cách làm này giúp loại trừ nhanh các phương án sai và chọn đáp án chính xác hơn.

