Hỗn hợp X gồm Cu2S, CuS, FeS2 và FeS. Cho 18,4 gam X tác dụng hết với lượng dư dung dịch HNO3 đặc nóng thu được dung dịch Y chỉ chứa các chất tan là: Cu(NO3)2, Fê(NO3)3,H2SO4,HNO3 và V lít khí NO2 duy nhất (đktc). Chia dung dịch Y thành 2 phần bằng nhau.

Cho phần 1 tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu được 23,3 gam kết tủa, cho phần 2 tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được 10,25 gam kết tủa. Tính giá trị của V.

Đáp án:

`V = 38,08(l)`

Giải thích các bước giải:

Quy đổi `X:Cu_2S,CuS,FeS_2,FeS` thành `Fe(a:mol),Cu(b:mol),S(c:mol)`

`-> 56a + 64b + 32c = 18,4(1)`

`Fe + 6HNO_3 -> Fe(NO_3)_3 + 3NO_2 + 3H_2O`

`a -> 6a -> a -> 3a`

`Cu + 4HNO_3 -> Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 + 2H_2O`

`b -> 4b -> b -> 2b`

`S + 6HNO_3 -> H_2SO_4 + 6NO_2 + 2H_2O`

`c -> 6c -> c -> 6c`

Mỗi phần dd có:

`n_{Fe(NO_3)_3} = 1/2 . a = 0,5a(mol)`

`n_{Cu(NO_3)_2} = 1/2 . b = 0,5b(mol)`

`n_{H_2SO_4} = 1/2 . c = 0,5c(mol)`

`-` Xét phần `1:`

`n_{BaSO_4} = (23,3)/(233) = 0,1(mol)`

`BaCl_2 + H_2SO_4 -> BaSO_4 + 2HCl`

Theo PT: `n_{BaSO_4} = n_{H_2SO_4}`

`-> 0,5c = 0,1 <=> c = 0,2(2)`

`-` Xét phần `2:`

`NaOH + HNO_3 -> NaNO_3 + H_2O`

`2NaOH + H_2SO_4 -> Na_2SO_4 + 2H_2O`

`Fe(NO_3)_3 + 3NaOH -> Fe(OH)_3 + 3NaNO_3`

`0,5a -> 1,5a -> 0,5a`

`Cu(NO_3)_2 + 2NaOH -> Cu(OH)_2 + 2NaNO_3`

`0,5b -> b -> 0,5b`

`-> 0,5a.107 + 0,5b.98 = 10,25(3)`

`(1),(2),(3) -> a = b = 0,1; c = 0,2`

`-> n_{NO_2} = 3a + 2b + 6c = 1,7(mol)`

`-> V = 1,7.22,4 = 38,08(l)`

Quy `X` thành `Cu:x(mol);Fe:y(mol);S:z(mol)`

`->64x+56y+32z=18,4(1)`

Bảo toàn Fe,Cu,S:

`n_{Cu(NO_3)_2}=n_{Cu}=x(mol)`

`n_{Fe(NO_3)_3}=n_{Fe}=y(mol)`

`n_{H_2SO_4}=n_S=z(mol)`

Phần 1:

`BaCl_2+H_2SO_4->BaSO_4+2HCl`

Theo PT: `0,5z=n_{H_2SO_4}=n_{BaSO_4}={23,3}/{233}=0,1`

`->z=0,2(2)`

Phần 2:

`Cu(NO_3)_2+2NaOH->Cu(OH)_2+2NaNO_3`

`Fe(NO_3)_3+3NaOH->Fe(OH)_3+3NaNO_3`

Theo PT:

`n_{Cu(OH)_2}=n_{Cu(NO_3)_2}=0,5x(mol)`

`n_{Fe(OH)_3}=n_{Fe(NO_3)_3}=0,5y(mol)`

`->m_↓=0,5x.98+0,5y.107=10,25(3)`

`(1)(2)(3)->x=y=0,1(mol);z=0,2(mol)`

Ban đầu:

`Cu^0->Cu^{+2}+2e`

`Fe^0->Fe^{+3}+3e`

`S^0+6e->S^{+6}`

`N^{+5}+1e->N^{+4}`

Bảo toàn electron: `n_{NO_2}=2x+3y+6z=1,7(mol)`

`->V=1,7.22,4=38,08(l)`