Hòa tan hết 15 gam hỗn hợp X gồm Fe, Fe3O4, FeCo3 và Fe(NO3)2 trong dung dịch

Sơ đồ hóa bài toán
$15(g)\,\left\{ \begin{array}{l} Fe:a\,mol\\ F{e_3}{O_4}:\,b\,mol\\ FeC{O_3}\\ Fe{(N{O_3})_2} \end{array} \right.\,\, + {\rm{dd}}\,\left\{ \begin{array}{l} NaHS{O_4}\\ HN{O_3}:0,16\,mol \end{array} \right.\, \to \,\left| \begin{array}{l} Y\,\left\{ \begin{array}{l} N{a^ + }\\ F{e^{3 + }}\\ SO_4^{2 - }\\ NO_3^ - \\ {H^ + } \end{array} \right. + \left[ \begin{array}{l} + \,0,135\,mol\,Cu\, \to \,\left\{ \begin{array}{l} F{e^{2 + }},\,C{u^{2 + }}\\ NO:\,0,03 \end{array} \right.\\ + \,Ba{(OH)_2}\, \to \,154,48\left\{ \begin{array}{l} Fe{(OH)_3}\\ BaS{O_4} \end{array} \right. \end{array} \right.\\ Z\left\{ \begin{array}{l} C{O_2}\\ NO \end{array} \right.\, + \,{H_2}O \end{array} \right.$
Xét phản ứng của dung dịch Y với Cu
Vì sau phản ứng có khí NO sinh ra nên trong dung dịch Y có cả ${H^ + },\,NO_3^ -$ → Trong Y không thể có $F{e^{3 + }}$ → dung dịch Y có $F{e^{3 + }}$
Để tan tối đa Cu thì $F{e^{3 + }}$ trong Y sẽ bị Cu khử hết thành $F{e^{2 + }}$
Giả sử $NO_3^ -$ dư. Ta có các quá trình trao đổi e như sau
$\underbrace {Cu\,}_{0,135} \to \,C{u^{2 + }}\, + \,\underbrace {2e}_{0,27}$
$\underbrace {4{H^ + }}_{0,12}\, + \,NO_3^ - \, + \underbrace {3e}_{0,09} \to \underbrace {NO}_{0,03}\, + \,2{H_2}O$ (*)
$\underbrace {F{e^{3 + }}}_{0,18}\, + \underbrace {\,1e\,}_{0,27 - 0,09} \to \,F{e^{2 + }}$
→ ${n_{Fe{{(OH)}_3}}} = \,{n_{F{e^{3 + }}}} = 0,18\,mol$
→ $nlBaS{O_4} = \frac{{154,4 - 0,18.107}}{{233}} = \,0,58\,mol$ = ${n_{SO_4^{2 - }}} = \,{n_{N{a^ + }}} = \,{n_{NaHS{O_4}}}$
Bảo toàn nguyên tố H → $\underbrace {{n_{NaHS{O_4}}} + \,{n_{HN{O_3}}}}_{0,58 + 0,16} = \,\underbrace {{n_{{H^ + }(Y)}}\,}_{0,12} + \,2{n_{{H_2}O}}$
→ ${n_{{H_2}O}} =$ 0,31 mol
Bảo toàn điện tích dung dịch Y: → ${n_{NO_3^ - }} = \,0,08\,mol$ (so sánh với bán phản wunsg (*) ta thấy $NO_3^ -$ dư → điều giả sử đúng
Bảo toàn khối lượng: $\underbrace {{m_X} + {m_{NaHS{O_4}}}\, + \,{m_{HN{O_3}}}\,}_{15 + 0,58.120 + 0,16.63} = \,\underbrace {{m_{ion(\,Y)}}}_{84,18}\, + \,{m_{khi}}\, + \underbrace {{m_{{H_2}O}}}_{0,31.18}$
→ ${m_{Khi}} = 4,92(g)$ = 44${n_{C{O_2}}} + 30{n_{NO}}$
Mà theo bài thì $\frac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_{NO}}}} = \frac{1}{4}$
→ $\left\{ \begin{array}{l} C{O_2}:\,0,03\,mol\\ NO:\,0,12\,mol \end{array} \right.$
Bảo toàn nguyên tố C → ${n_{FeC{O_2}}} = \,{n_{C{O_2}}} = \,0,03\,mol$
Bảo toàn nguyên tố N $2{n_{Fe{{(N{O_3})}_2}}}\, + \,{n_{HN{O_3}}} = \,{n_{NO_3^ - }} + \,{n_{NO}}$ → ${n_{Fe{{(N{O_3})}_2}}} = \,0,02\,mol$
Bảo toàn nguyên tố Fe: ${n_{Fe}}\, + 3{n_{F{e_3}{O_4}}}\, + {n_{FeC{O_3}}} + {n_{Fe{{(N{O_3})}_2}}} = \,{n_{F{e^{3 + }}}}$
→a + 3b + 0,03 + 0,02 = 0,18
Mặt khác ${m_X} = \,$ 56a + 232b + 0,03.116 + 0,02.180=15
→ a = 0,1 và b = 0,01 → % = 37,33 %