Cho m gam hỗn hợp X gồm Fe và Cu tác dụng với 800g dung dịch H₂SO₄ loãng (lấy dư 10% so với lượng tham gia phản ứng) thì thu được 4,48 lít khí (đktc) và dung dịch Y. Mặt khác, nếu cho m gam X trên tác dụng với dung dịch H₂SO₄ đặc nóng dư thì thu được 8,96 lít khí SO₂ (đktc)

a) Tính khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp X

b) Tính nồng độ phần trăm của dung dịch H₂SO₄ loãng ban đầu.

a) – Khi cho hỗn hợp X tác dụng với H₂SO₄ thì chỉ có Fe xảy ra phản ứng

$\begin{array}{l}Fe+H_{2}S{O}_4\to FeS{O}_4+H_2\uparrow \\ 1 1 1\\ 0,2 0,2 \leftarrow 0,2\end{array}$

Số mol khí H₂ thoát ra là:

$n_{H_2}=\frac{V_{H_2}}{22,4}=\frac{4,48}{22,4}=0,2\left(mol\right)$

Từ phương trình $\Rightarrow n_{Fe}=n_{H_{2}S{O}_4}=0,2\left(mol\right)$

Khối lượng Fe trong hỗn hợp X là:

m_Fe = n_Fe . M_Fe = 0,2.56 = 11,2 (g)

- Khi cho hỗn hợp X tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng thì cả 2 kim loại đều phản ứng.

$\begin{array}{l}2Fe+6H_{2}S{O}_4\to F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_3+3S{O}_2+6H_{2}O\left(1\right)\\ 263\\ 0,2\to 0,3\\ Cu+2H_{2}S{O}_4\to CuS{O}_4+S{O}_2\uparrow +2H_{2}O\left(2\right)\\ 12 1\\ 0,1\leftarrow 0,1\end{array}$

Số mol SO₂ thu được là: $n_{S{O}_2}=\frac{V_{S{O}_2}}{22,4}=\frac{8,96}{22,4}=0,4\left(mol\right)$

Từ phương trình (1) $\Rightarrow n_{S{O}_2\left(1\right)}=\frac{0,2.3}{2}=0,3\left(mol\right)\Rightarrow n_{S{O}_2\left(2\right)}=n_{S{O}_2}-n_{S{O}_2\left(1\right)}=0,4-0,3=0,1\left(mol\right)$ 

Từ phương trình (2) $\Rightarrow n_{Cu}=n_{S{O}_2\left(2\right)}=0,1\left(mol\right)$

Khối lượng Cu trong hỗn hợp X là: m_Cu = n_Cu . M_Cu = 0,1.64 = 6,4 (g)

b) Từ phương trình, số mol H₂SO₄ loãng đã tham gia phản ứng là:

$n_{H_{2}S{O}_4}=n_{Fe}=0,2\left(mol\right)$

Khối lượng H₂SO₄ loãng đã tham gia phản ứng là:

$m_{H_{2}S{O}_4}=n_{H_{2}S{O}_4}.M_{H_{2}S{O}_4}=0,2.98=19,6\left(g\right)$

Vì lượng H₂SO₄ ban đầu lấy dư 10% so với lượng tham gia phản ứng nên khối lượng H₂SO₄ ban đầu là:

$m_{H_{2}S{O}_4}=19,6+10\%.19,6=21,56\left(g\right)$

Nồng độ phần trăm của dung dịch H₂SO₄ ban đầu là:

$C{\%}_{H_{2}S{O}_4}=\frac{m_{H_{2}S{O}_4}}{m_{dd}}.100\%=\frac{21,56}{800}.100\%\approx 2,7\%$