HDG câu 4 đề HSG tỉnh Thanh Hóa 16-17

Câu 4 (2 điểm): Nung a gam hỗn hợp X gồm Fe và S trong điều kiện không có không khí cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được chất rắn Y. Chia Y thành hai phần bằng nhau. Cho phần 1 tác dụng với dung dịch HCl dư thu được hỗn hợp khí Z có d
=13.
1. Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong X.
2. Cho phần 2 tác dụng hết với 55 gam dung dịch H2SO4 98%, đun nóng thu được V lít khí SO2 (đktc) và dung dịch A. Cho dung dịch A tác dụng hết với dung dịch BaCl2 dư tạo thành 58,25 gam kết tủa. Tính a, V.
Hướng dẫn:
1. Theo bài ra ta có:
Nung hỗn hợp X S + Fe
FeS (1)
2x
2x (mol)
Cho phần 1 tác dụng với dung dịch HCl dư thu được hỗn hợp khí. Điều này chứng tỏ chất rắn Y gồm FeS và Fe dư. Chia Y thành hai phần bằng nhau.
Gọi x, y lần lượt là số mol FeS và Fe trong mỗi phần của hỗn hợp Y. Vậy 2x (mol) là số mol FeS có trong hh X.
FeS + 2HCl
FeCl2 + H2S (2)
x mol x mol
Fe + 2HCl
FeCl2 + H2 (3)
y mol y mol
Ta có: MZ = MH
.dZ/H
= 2.13 =26 (g)


<=> x = 3y (*)
Cách 1:
Giả sử có 1 mol hh khí Z và x (mol) là số của H2S có trong 1 mol khí Z; y = (1-x) mol
là số của H2 có trong 1 mol khí Z. (theo PTHH 2 và 3)
Ta có: 34x + 2(1-x) = 26 => x = 0,75 (mol) ; y = 0,25 (mol)
Số mol của các chất trong phần 1 là:
nS = nFeS = nH
S = 0,75 (mol)
nFe = nFeS + nFe(dư) = nH
S + nH
= (0,75 + 0,25) = 1 (mol)
Số mol của các nguyên tố trong hỗn hợp X là: (Lượng trong X nhiều gấp đôi so với trong phần 1)
nS = 1,5 (mol)
nFe = 2 (mol)
Thành phần phần trăm theo khối lượng các nguyên tố có trong hỗn hợp X.
% mFe =
và % mS = 30%
Cách 2:
Ta có:

=> x = 3y (*)
Số mol của các chất trong phần 1 là:
nS = nFeS = nH
S = x (mol)
nFe = nFeS + nFe(dư) = nH
S + nH
= (x + y) (mol)
Số mol của các nguyên tố trong hỗn hợp X là: (Lượng trong X nhiều gấp đôi so với trong phần 1)
nS = 2x (mol)
nFe = 2(x + y) (mol)


(Vì x = 3y (*) nên x = 3 và y = 1)
% Khối lượng của Fe là: %mFe =

% Khối lượng của S là: %mS = 30%

2. Phần 2:
Theo đề cho ta có:
2FeS+ 10H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + 9SO2 +10H2O (4)
x 5x x/2 9x/2
2Fe+ 6H2SO4 đặc, nóng → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (5)
y 3y y/2 3y/2
H2SO4 dư + BaCl2
2HCl + BaSO4 (6)
z z
Fe2(SO4)3 + 3BaCl2
2FeCl3 + 3BaSO4 (7)
(x/2+ y/2) 3(x/2+ y/2)
ta có PT:
3 (
) + z =
(I)
Số mol H2SO4 đã dùng: 5x + 3y + z =
(II)
Từ (I) và (II) ta có: 7x + 3y = 0,6 (**). Kết hợp với dữ kiện x = 3y (*) ở phần 1.
Giải ra: x = 0,075; y = 0,025 ; z = 0,1
Khối lượng hỗn hợp X là: a = 2.

Thể tích khí SO2 là: VSO
= 22,4
= 8,4 (lít)