Cho m gam bột sắt vào 200 ml dung dịch CuSO${}_4$ 1M, sau phản ứng hoàn toàn thu được chất rắn X. Chia X thành 2 phần không bằng nhau: Phần 1: cho tác dụng với dung dịch HCl dư thấy thoát ra 2,24 lít khí H${}_2$ (đktc). Phần 2: cho tác dụng với dung dịch HNO${}_3$ loãng dư, thu được 6,72 lít khí NO (đktc). NO là sản phẩm khử duy nhất của HNO${}_3$.
Giá trị của m gần với giá trị nào nhất?

Câu 38: Đáp án A (nguồn: hướng dẫn giải chi tiết, trang 101).
Phân tích:
Fe + CuSO${}_4$ → FeSO${}_4$ + Cu (1)
0,2 ← 0,2 → 0,2
Vì phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng chất rắn X có khả năng hòa tan HCl tạo khí H${}_2$ nên sau phản ứng (1) Fe dư. Do chất rắn X chia làm 2 phần không bằng nhau nên ta gọi P${}_1$ = kP${}_2$.
P${}_1$: Fe + 2HCl → FeCl${}_2$ + H${}_2$
→ n${}_{Fe}$ = n${}_{H_2}$ = 2,24/22,4 = 0,1 mol
P${}_2$: {Fe, Cu} + HNO${}_3$ → dd Y + NO + H${}_2$O (2)
n${}_{NO}$ = 6,72/22,4 = 0,3 mol; n${}_{Fe(ph\grave{\hat{a}}n2)}$ = n${}_{Fe(ph\grave{\hat{a}}n1)}$/k = 0,1/k mol.
Ta lại có P${}_1$ = kP${}_2$ nên n${}_{Cu(P_2)}$ = 0,2/(k+1) mol.
Fe → Fe${}^{3+}$ + 3e; Cu → Cu${}^{2+}$ + 2e; N${}^{+5}$ + 3e → N${}^{+2}$.
Áp dụng định luật bảo toàn e ở P${}_2$: 3n${}_{Fe}$ + 2n${}_{Cu}$ = 3n${}_{NO}$
→ 3·(0,1/k) + 2·(0,2/(k+1)) = 0,3·3 = 0,3·3 → 3·(0,1/k) + 2·(0,2/(k+1)) = 0,3·3 = 0,3·3, giải được k = 7/9.
→ n${}_{Fe(P_2)}$ = 0,1/k = 9/70 mol → n${}_{Fe(X)}$ = 0,1 + 9/70 mol.
→ n${}_{Febanđ\grave{\hat{a}}u}$ = n${}_{Fe(1)}$ + n${}_{Fe(X)}$ = 3/7 → m${}_{Fe}$ = 24 g.