Bài này khá khó :

Sơ đồ bài toán

\(10,04\left(g\right)\left\{{}\begin{matrix}Fe\\Fe3O4\end{matrix}\right.+\left\{{}\begin{matrix}H2SO4:0,1\left(mol\right)\\HNO3:0,5\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

\(\rightarrow\left\{{}\begin{matrix}\left\{{}\begin{matrix}NO:0,1\left(mol\right)\\NO2:a\left(mol\right)\end{matrix}\right.\\ddY\left\{{}\begin{matrix}Fe^{3+}:\\H^+:\\SO_4^{2-}:0,1\left(mol\right)\\NO_3^-:\end{matrix}\right.\end{matrix}\right.\)

Xét 1 phần dd X pư với KOH: 0,2 (mol) → Fe(OH)₃: 0,05 (mol)

PT ion: H⁺ + OH^- → H₂O (1)

Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓ (2)

n_OH-(2) = 3n_Fe(OH)3 = 3.0,05 = 0,15 (mol)

→ n_OH-(1) = n_KOH – n_OH-(2) = 0,2 – 0,15 = 0,05 (mol)

Theo (1): n_H+ = n_OH-(1) = 0,05 (mol)

Vậy trong dd Y có\(ddY\left\{{}\begin{matrix}Fe^{3+}\\H^+du:0,05.2=0,1\left(mol\right)\\SO_4^{2-}:0,1\left(mol\right)\\NO^-_3:\end{matrix}\right.\)

Có: n_{H+ bđ} = 2n_H2SO4 + n_HNO3 = 2.0,1 + 0,5 = 0,7 (mol)

→ n_H+ pư = n_H+bđ – n_{H+ dư} = 0,7 – 0,1 = 0,6 (mol)

Xét quá trình hòa tan hh X trong H₂SO₄ và HNO₃ xảy ra quá trình sau:

4H⁺ + NO₃^- + 3e → NO + 2H₂O

0,4 ← 0,1 ← 0,3 ← 0,1 (mol)

2H⁺ + NO₃^- + 1e → NO₂ + H₂O

2a ← a ← a ← a (mol)

Có: ∑ n_{H+ pư} = 0,4 + 2a = 0,6

→ 2a = 0,2

→ a = 0,1 (mol)

BTNT “N”: n_{NO3-(trong Y)} = n_HNO3 - n_NO – n_NO2 = 0,5 – 0,1 – 0,1 = 0,3 (mol)

Bảo toàn điện tích với các chất trong dung dịch Y ta có:

3n_Fe3+ + n_H+ = 2n_SO42- + n_NO3-(Y)

→ 3.n_Fe3+ + 0,1 = 2.0,1 + 0,3

→ n_Fe3+ = 0,2 (mol)

Vậy \(ddY\left\{{}\begin{matrix}Fe^{3+}:0,2\left(mol\right)\\H^+du:0,1\left(mol\right)\\SO^{2-}_4:0,1\left(mol\right)\\NO^-_3:0,3\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)

Xét cả dd Y với dd Ba(OH)₂

PT ion: H⁺ + OH^- → H₂O (1)

Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃↓ (2)

SO₄^2- + Ba²⁺ → BaSO₄↓ (3)

n_Fe(OH)3 = n_Fe3+ = 0,2(mol)

n_BaSO4 = n_Ba2+ = 0,1 (mol)

→ m kết tủa =0,2.107 + 0,1.233 = 44,7 (g)

Vậy 1/2 dd Y pư với dd Ba(OH)₂ dư thu được 44,7/2 = 22,35 (g) kết tủa.