Hỗn hợp X gồm: Cu, CuO, Fe và FexOy. Hòa tan hết m gam X trong dung dịch chứa 0,72 mol HCl (dùng dư 20% so với lượng cần phản ứng), thu được 0,06 mol khí H2 và 270,8 gam dung dịch Y (có chứa muối Fe(III)). Mặt khác, hòa tan hết m gam X trong dung dịch H2SO4 đặc (nóng), thu được dung dịch Z (chứa 3 chất tan) và 2,016 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất của H2SO4, ở đktc). Cho Z tác dụng với dung dịch Ba(OH)2 (dư), thu được kết tủa T. Nung T trong không khí đến khối lượng không đổi, thu được 99,29 gam chất rắn. Xác định nồng độ phần trăm của FeCl3 trong dung dịch Y.

$n_{SO_2}=\dfrac{2,016}{22,4}=0,09(mol)$

$n_{HCl\ (pư)}=0,72.\dfrac{100}{100+20}=0,6(mol)$

$-TN1:$

Vì Y có muối sắt III $⇒$ Các PTHH có thể xảy ra:

$CuO+2HCl→CuCl_2+H_2O$

$Fe+2HCl→FeCl_2+H_2$

$Fe_xO_y+2yHCl→xFeCl_{2y/x}+yH_2O$

$Fe+2FeCl_3→3FeCl_2$

$Cu+2FeCl_3→CuCl_2+2FeCl_2$

Theo pt: $n_{Fe}≥n_{H_2}=0,06(mol)$

BT mol H:

$n_{H_2O\ (tạo\ thành)}=\dfrac{0,6}{2}-0,06=0,24(mol)$

BT mol O:

$n_{O\ (X)}=0,24(mol)$ 

$-TN2:$

G/S $H_2SO_4$ dư

$2Fe+6H_2SO_4đ\xrightarrow{t^o}Fe_2(SO_4)_3+3SO_2+6H_2O$

Vì $\dfrac{n_{Fe}}{2}≥\dfrac{0,06}{2}=0,03=\dfrac{n_{SO_2}}{3}$

$⇒$ Vô lí $⇒$ gt sai

$⇒\ Z:\ FeSO_4,\ Fe_2(SO_4)_3,\ CuSO_4$

Các PTHH có thể xảy ra:

$Cu+2H_2SO_4đ\xrightarrow{t^o}CuSO_4+SO_2+2H_2O$

$CuO+H_2SO_4→CuSO_4+H_2O$

$2Fe_xO_y+(6x-2y)H_2SO_4đ\xrightarrow{t^o}xFe_2(SO_4)_3+(3x-2y)SO_2+(6x-2y)H_2O$

$Fe+Fe_2(SO_4)_3→3FeSO_4$

$Cu+Fe_2(SO_4)_3→CuSO_4+2FeSO_4$

$CuSO_4+Ba(OH)_2→BaSO_4+Cu(OH)_2$

$FeSO_4+Ba(OH)_2→BaSO_4+Fe(OH)_2$

$2Fe(OH)_3+Ba(OH)_2→3BaSO_4+2Fe(OH)_3$

$Cu(OH)_2\xrightarrow{t^o}CuO+H_2O$

$4Fe(OH)_2+O_2\xrightarrow{t^o}2Fe_2O_3+4H_2O$

$2Fe(OH)_3\xrightarrow{t^o}Fe_2O_3+3H_2O$

$⇒$ Chất rắn: $Fe_2O_3:\ x(mol),\ CuO:y\ (mol),\ BaSO_4$

Quy đổi X thành: $Cu,\ Fe,\ O$

BTe:

$2n_{Cu^{2+}}+3n_{Fe^{3+}}+2n_{Fe^{2+}}=2n_{SO_2}+2n_{O\ (X)}$

BTĐT:

$2n_{Cu^{2+}}+3n_{Fe^{3+}}+2n_{Fe^{2+}}=2n_{SO_4^{2-}}$

$⇒n_{SO_4^{2-}}=n_{SO_2}+n_{O\ (X)}=0,09+0,24=0,33(mol)$

$⇒n_{BaSO_4}=0,33(mol)$

Ta có:

$160x+80y+0,33.233=99,29$

$⇒2x+y=0,28$

BT mol kim loại:

$n_{Cu}+n_{Fe}=2x+y=0,28(mol)$

Đặt $n_{FeCl_3}=a(mol);\ n_{CuCl_2+FeCl_2}\ (a,b>0)$

$⇒a+b=0,28\ (*)$

BT mol Cl:

$3a+2b=0,6\ (**)$

$(*),(**)⇒a=0,04;\ b=0,24$

$⇒C\%_{FeCl_3}=\dfrac{162,5.0,04}{270,8}.100\%≈2,4\%$