Hòa tan hết 14,8 gam hỗn hợp Fe và Cu vào 126 gam dung dịch HNO₃ 48% thu được dung dịch X (không chứa muối amoni ). Cho X phản ứng với 400 ml dung dịch NaOH 1M và KOH 0,5M thu được kết tủa Y và dung dịch Z. Nung Y trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 20 gam CuO và Fe₂O₃. Cô cạn dung dịch Z, thu được chất rắn khan T. Nung T trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 42,86 gam hỗn hợp chất rắn. Nồng độ phần trăm của Fe(NO₃)₃ trong X có giá trị gần nhất với giá trị nào  sau đây ?

n_HNO3 =  0,96 mol và n_NaOH = 0,4 mol, n_KOH = 0,2

đặt n_Fe = x mol và n_Cu  = y mol

Bảo toàn nguyên tố có n_Fe2O3 = ½ . n_Fe = ½ .x

                                    n_CuO = n_Cu = y

Ta có hệ phương trình sau 56x + 64 y = 14,8 gam và 80x + 80y = 20

→ x = 0,15 mol và y = 0,1 mol

Nếu dung dịch Z chỉ chứa 2 muối NaNO₃ và KNO₃ thì khi đun nóng thu được KNO₂ và NaNO₂

Bảo toàn nguyên tố có n_NaNO2 = n_NaOH  = 0,4 và n_KOH = 0,2 = n_KNO2

→ m_rắn  = 0,4.69 +0,2. 85 = 44,6 gam > 42,86 nên Z còn chứa cả NaOH và KOH

Z chứa : Na⁺ : 0,4 mol; K⁺ : 0,2 mol; OH^- : a mol và NO₃^- : b mol

Bảo toàn điện tích có 0,4 + 0,2 = a + b (*)

Đun nóng Z có 0,4 mol Na ; K⁺ : 0,2 mol; OH^- : a mol và NO₂^- : b mol

→ 17a + 46b + 0,2.39 + 0,4.23 = 42,86 (**)

Từ (*) và (**) → a = 0,06 và b = 0,54

→ dd X chứa Fe²⁺ : c mol; Fe³⁺ : d mol và Cu²⁺ : 0,1 mol; NO₃^- : 0,54 mol (cùng bằng lượng NO₃^- trong Z )

Bảo toàn điện tích có 2c + 3d + 0,1.2 = 0,54  (***)

Bảo toàn Fe có c +  d =0,15 (****)

Từ (***) và (****) → c = 0,11 và d =0,04 mol

Bảo toàn nguyên tố có n_{N (sp khử)}  = n_HNO3 – n_NO3(Y) = 0,96 – 0,54 =0,42 mol

Quy đổi khí sản phẩm khử là N : 0,42 mol và O : e mol

Bảo toàn e có 2n_Fe(2+)  + 3n_Fe(3+) + 2n_Cu(2+) -2n_O = 5n_N

→ 5.0,42 = 2.0,11 +3.0,04 + 0,1.2 +2e

→ e =0,78 mol

Bảo toàn khối lượng m_{dd X} =m_KL +m_HNO3 – m_N – m_O

                                           = 14,8 + 126 – 0,42.14 – 0,78.16 =122,44 g

Nồng độ % của Fe(NO₃)₃ là : \(\dfrac{{0,04.242}}{{122,44}}.100\%  = 7,9\% \)