Hòa tan hoàn toàn 11,6 gam hỗn hợp A gồm Fe và Cu vào 87,5 gam dung dịch HNO3 50,4%, sau khi kim loại tan hết thu được dung dịch X và hỗn hợp khí B. Cho 500ml dung dịch KOH 1M vào dung dịch X thu được kết tủa Y và dung dịch Z. Lọc lấy Y rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 16,0 gam chất rắn. Cô cạn dung dịch Z được chất rắn T. Nung T đến khối lượng không đổi thu được 41,05 gam chất rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Nồng độ phần trăm của Cu(NO3)2 trong dung dịch X gần nhất với giá trị nào sau đây?

Giả sử KOH tác dụng với X thì KOH hết \(\Rightarrow {n_{KN{O_3}}} = {n_{KOH}} = 0,5\) mol.

\(\Rightarrow {m_{KN{O_3}}} = 0,5 \times 101 = 50,5\) gam > 41,05 gam ⇒ vô lí ⇒ KOH dư.

Đặt \({n_{KOH{\text{ du}}}} = xmol;\,{n_{KN{O_3}}} = ymol \to \Rightarrow \sum\limits_{} {{n_{KOH{\text{ dung}}}} = 0,5 = } x + y\)

Phản ứng: \(KN{O_3} \to KN{O_2} + \frac{1}{2}{O_2} \Rightarrow \sum\limits_{} {{m_{{\text{ran}}}} = 41,05 = 56x + 85y} \) 

Giải hệ có: x = 0,05 mol; y = 0,45 mol ⇒ \(\sum\limits_{} {{n_{NO_3^ - {\text{ trong X}}}} = 0,45{\text{ mol}}} \).

Đặt\({n_{F{\text{e}}}} = a\,mol;\,{n_{Cu}} = b\,mol \to {m_A} = 56{\text{a}} + 64b = 11,6\,gam\)

Do KOH dư ⇒ kết tủa hết ion kim loại ⇒ nung T thì rắn gồm Fe₂O₃ và CuO.

⇒ m_rắn = 41,05 = 0,5a × 160 + 80b. Giải hệ có: a = 0,15 mol; b = 0,05 mol.

Quy hỗn hợp B về N và O. Bảo toàn nguyên tố nitơ có n_{N spk} = 0,7 – 0,45 = 0,25 mol.

\(\sum\limits_{} {{n_{NO_3^ - }} < 3{n_{Fe}} + 2{n_{Cu}} \Rightarrow } \) dung dịch chứa ion Fe²⁺, Fe³⁺ và H⁺ hết.!

Bảo toàn nguyên tố hidro có \({n_{{H_2}O}} = 0,7 \div 2 = 0,35\) mol.

⇒ bảo toàn nguyên tố oxi có n_{O sk} = 0,7 × 3 – 0,45 × 3 – 0,35 = 0,4 mol.

⇒ BTKL m_{dung dịch sau phản ứng} = 11,6 + 87,5 – 0,25 × 14 – 0,4 × 16 = 89,2 gam.

⇒ \(C{\% _{Cu{{\left( {N{O_3}} \right)}_2}}} = 0,05 \times 188 \div 89,2 \times 100\% = 10,54\% \).