Cho 9,6 gam hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 tác dụng hoàn toàn với dung dịch chỉ chứa 0,4 mol H2SO4 đặc, nóng, dư thu được V lít SO2 duy nhất (đktc) và dung dịch Y. Cho 700 ml dung dịch KOH 0,5 M tác dụng hết với dung dịch Y thu được 10,7 gam kết tủa. Tìm giá trị của V.
Hướng dẫn:
KOH 0,35 mol,
Kết tủa là Fe(OH)3 0,1 mol.
Vấn đề chưa rõ là dd Y tác dụng với KOH thì sau phản ứng còn Fe3+ hay hết Fe3+.
*Xét với trường hợp: Còn Fe3+ sau phản ứng với KOH.
H+ + OH- → H2O.
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3.
Vậy dd Y có H+ dư là 0,35 - 0,1*3 = 0,05 mol.
Bài toán trở thành: 9,6g hỗn hợp (sắt và oxit sắt) + (0,4-0,05/2) mol H2SO4 đủ → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O.
Đến đây có rất nhiều cách để xác định số mol SO2. VD: Quy đổi, hoặc bảo toàn khối lượng, …
VD: Đặt số mol Fe2(SO4)3 a mol, SO2 là b mol,
Ta có: bảo toàn khối lượng: a.400 + b.64 = 9,6 + 0,375.98 - 0,375.18 = 39,6.
Bảo toàn lưu huỳnh: 3a + b = 0,375
Giải hệ pt → b = 0,15 → V = 3,36 lít.
* Xét trường hợp: Fe3+ hết sau pư với KOH.
→ 9,6g (Sắt và oxit sắt) + H2SO4 → Fe2(SO4)3 0,1/2 mol + SO2 + H2O.
Quy đổi Sắt và oxit sắt: Fe 0,1 mol , O là 0,25 mol → bảo toàn electron: 0,1*3-0,25*2 = -0,2 mol. (loại).