Hòa tan hết 31,36 gam hỗn hợp rắn X gồm Mg, Fe, Fe3O4 và FeCO3 vào dung dịch chứa H2SO4 và NaNO3 thu được 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí Y (gồm CO2, NO, N2, H2) có khối lượng 5,14 gam và dung dịch Z chỉ chứa các muối trung hòa. Dung dịch Z phản ứng tối đa với 1,285 mol NaOH, thu được 46,54 gam kết tủa và 0,56 lít khí (đktc). Nếu cho Z tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thì thu được 166,595 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần trăm khối lượng Fe3O4 trong X là

66.595 gam kết tủa là 0.715 mol BaSO₄ — có nH₂SO₄ = nSO₄^2- = 0.715 mol.

0.56 lít khí là 0,025 mol NH₃

= Na+ trong Z = 0,715 x 2 - 1,285 = 0,145 mol — có 0,145 mol NaNO₃.

Xét 46,54 gam kết tủa => nOH- = 1,285 - 0,025 = 1,26 (mol)

→ mKL có trong 46,54 gam kết tủa = 46,54 - 1,26 * 17 = 25,12 (gam)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

Gọi số mol khí H₂ bay ra là x → nH₂O sinh ra sau phản ứng = 0,715 -x

Ta có phương trình

31,36 + 0,145 * 85 + 0,715 * 98 + 0,025 * 18 = 25,12 + 0,145 *23 + 0,715 * 96 + 5,14 + (0,175 -x)

→ x = 0,05 (mol)

Y gồm CO₂, N₂, NO và 0.15 mol, nH₂ = 0,05 mol nặng 5,14 gam.

Gọi nN₂, n NO, nCO₂ lần lượt là a, b, c

→ a + b + c = 0,15 (1)

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố N

→ 2a + b = 0,145 - 0,025 = 0,12 (2)

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng:

28a + 30b + 44c = 5,14 - 0,05 * 2 (3)

Từ (1), (2), (3) → a =0,01, b=0,1, c=0,04 (mol)

→ nFeCO₃ = nCO₂ = 0,04 (mol)

→ mO trong X = 31,36 - mKL -mCO₃ = 31,36 - 25,12 - 0,04 * 60 = 3,84 (gam)

→ nO = 3,84 : 16 = 0,24 (mol) => nFe₃O₄ = 0,06 (mol)

→ %mFe₃O₄ = 0,06 * 232 : 31,36 * 100% = 44,39%

Đáp án C