Dung dịch X gồm 0,02 mol Cu(NO3)2 và 0,1 mol H2SO4. Khối lượng Fe tối đa phản ứng được với dung dịch X là (biết NO là sản phẩm khử duy nhất của NO3-)

Phân tích: Đây là bài tập rất hay, nếu không nắm vững kiến thức sẽ chọn sai đáp án, cả 3 phương án nhiễu đề có vẻ đúng cho mỗi trường hợp sai, bạn đọc tham khảo 5 hướng giải sai và 2 cách giải đúng sau đây:

Hướng giải sai 1:

$\begin{array}{l}Fe+Cu{\left(N{O}_3\right)}_2\to Fe{\left(N{O}_3\right)}_2+Cu\\ 0,02\leftarrow 0,02\end{array}$

$\begin{array}{l}Fe+H_{2}S{O}_4\to FeS{O}_4+H_2\uparrow \\ 0,1\leftarrow \text{ 0,1}\end{array}\Rightarrow m_{Fe}=(0,02+0,1).56=6,72gam$

Hướng giải sai 2: Quên phản ứng của Fe với Cu²⁺ và H⁺ còn dư sau phản ứng (1)

$\begin{array}{l}Fe+4H^{+}+N{O}_3^{-}\to F{e}^{3+}+NO+2H_{2}O\left(1\right)\\ 0,04\leftarrow 0,16\leftarrow 0,04\end{array}$

 $\Rightarrow m_{Fe}=0,04.56=2,24gam$=> chọn đáp án sai là D.

Hướng giải sai 3: Quên phản ứng của Fe với H⁺ còn dư sau phản ứng (1)

$\begin{array}{l}Fe+4H^{+}+N{O}_3^{-}\to F{e}^{3+}+NO+2H_{2}O\left(1\right)\\ 0,04\leftarrow 0,16\leftarrow 0,04\end{array}$

$\begin{array}{l}Fe+C{u}^{2+}\to F{e}^{2+}+Cu\left(2\right)\\ 0,02\leftarrow 0,02\end{array}$

$\Rightarrow m_{Fe}=(0,04+0,02).56=3,36gam$

=> chọn đáp án sai là C.

Hướng giải sai 4: Để Fe tối đa thì phản ứng tạo muối Fe²⁺ ở (1)

$\begin{array}{l}3Fe+\text{ 8}{H}^{+}+\text{ 2}N{O}_3^{-}\to 3F{e}^{3+}+2NO+4H_{2}O\left(1\right)\\ 0,06\leftarrow 0,16\leftarrow 0,04\end{array}$

$\Rightarrow m_{Fe}=0,06.56=3,36gam$

 => chọn đáp án sai là C.

Hướng giải sai 5: Ở phản ứng (1) tạo muối Fe³⁺ thì $n_{Fe}=n_{N{O}_3^{-}}=0,04mol$ => Fe không phải tối đa

$\begin{array}{l}Fe+4H^{+}+N{O}_3^{-}\to F{e}^{3+}+NO+2H_{2}O\left(1\right)\\ 0,04\leftarrow 0,16\leftarrow 0,04\end{array}$

$\begin{array}{l}Fe+C{u}^{2+}\to F{e}^{2+}+Cu\left(2\right)\\ 0,02\leftarrow 0,02\end{array}$

n_{H+ dư sau phản ứng (1)} = $0,2-0,16=0,04mol$

$\begin{array}{l}Fe+2H^{+}\to F{e}^{2+}+H_2\left(3\right)\\ 0,02\leftarrow 0,04\end{array}\Rightarrow m_{Fe}=(0,04+0,02+0,02).56=4,48gam$

=> Chọn đáp án sai là A.

Hướng giải đúng 6: Để Fe tối đa thì phản ứng tạo muối Fe²⁺ ở (1)

$\begin{array}{l}3Fe+\text{ 8}{H}^{+}+\text{ 2}N{O}_3^{-}\to 3F{e}^{3+}+2NO+4H_{2}O\left(1\right)\\ 0,06\leftarrow 0,16\leftarrow 0,04\end{array}$

$\begin{array}{l}Fe+C{u}^{2+}\to F{e}^{2+}+Cu\left(2\right)\\ 0,02\leftarrow 0,02\end{array}$

n_{H+ dư sau phản ứng (1)} = $0,2-0,16=0,04mol$

$\begin{array}{l}Fe+2H^{+}\to F{e}^{2+}+H_2\left(3\right)\\ 0,02\leftarrow 0,04\end{array}$

 $\Rightarrow m_{Fe}=(0,06+0,02+0,02).56=5,6gam$ => chọn đáp án đúng là B

Hướng giải đúng 7: Để Fe tối đa thì phản ứng tối đa với (H⁺ và NO₃^-), Cu²⁺, H⁺ tạo ra muối Fe²⁺

- Vì  $\frac{n_{H^{+}}}{n_{N{O}_3^{-}}}=\frac{0,2}{0,04}>4$=> NO₃^- hết                 -$Fe+X\left\{\begin{array}{l}{H}_{2}S{O}_4\\ Cu{\left(N{O}_3\right)}_2\end{array}\right.\to Y\left\{\begin{array}{l}F{e}^{2+}\\ S{O}_4^{2-}\end{array}\right.+\left\{\begin{array}{l}NO\\ H_2\end{array}\right.+H_{2}O$

- Dễ thấy trong Y luôn có $n_{F{e}^{2+}}=n_{S{O}_4^{2-}}=0,1mol\Rightarrow m_{Fe}=0,1.56=5,6gam$

Chọn đáp án B.