Cho m gam hỗn hợp E gồm Al (a mol), Zn (2a mol), Fe (a mol), 0,12 mol NaNO3, Fe3O4, Fe(NO3)2 tác dụng hết với dung dịch chứa 1,08 mol H2SO4 thu được dung dịch X chỉ chứa các muối và 0,24 mol hỗn hợp Y chứa hai khí NO, H2 với tổng khối lượng 4,4 gam. Cô cạn dung dịch X thu được (m + 85,96) gam muối. Nếu nhỏ từ từ dung dịch KOH 2M vào dung dịch X đến khi không còn phản ứng nào xảy ra thì vừa hết 1,27 lít dung dịch KOH. Phần trăm khối lượng của đơn chất Fe trong E là?
A. 9,05%
B. 8,32%
C. 7,09%
D. 11,16%
Chọn A
Bảo toàn khối lượng ở phản ứng đầu tiên: mE + mH2SO4 = mX + mY + mH2O
⇒⇒ m + 98 ∙ 1,08 = m + 85,96 + 4,4 + 18 ∙ nH2O ⇒⇒ nH2O = 0,86 mol
● Ta có: nNO + nH2 = 0,24 và 30nNO + 2nH2 = 4,4
⇒⇒ nNO = 0,14 và nH2 = 0,1
Bảo toàn H ta có: 2nH2SO4 = 4nNH4+ + 2nH2 + 2nH2O ⇒⇒ nNH4+ = 0,06 mol
● Ghép cụm ta có: nH2O = 2nNO + 3nNH4+ + nO trong Fe3O4
⇒⇒ nO trong Fe3O4 = 0,4 ⇒⇒ nFe3O4 = nO4nO4 = 0,1 mol
● Bảo toàn N ta có: nNaNO3 + 2nFe(NO3)2 = nNH4+ + nNO ⇒⇒ nFe(NO3)2 = 0,04 mol
● Do X phản ứng với tối đa 2,54 mol KOH nên ta có: 4nAl + 4nZn + x ∙ nFex+ + nNH4+ = 2,54
⇒⇒ 12a + x ∙ nFex+ = 2,48
Mặt khác, bảo toàn điện tích trong X ta có: x ∙ nFex+ + nNa+ + 3nAl3+ + 2nZn2+ + nNH4+ = 2nSO42–
⇒⇒ x ∙ nFex+ + 7a = 1,98
Giải hệ ta được: x ∙ nFex+ = 1,28 và a = 0,1
Vậy nFe = a = 0,1 mol và m = 0,1 ∙ 27 + 0,2 ∙ 65 + 0,1 ∙ 56 + 0,12 ∙ 85 + 0,1 ∙ 232 + 0,04 ∙ 180 = 61,9
⇒⇒ %mFe/E = 0,1∗5661,90,1∗5661,9 ≈ 9,047%