Hòa tan hoàn toàn 0,72 gam mẫu quặng X (có thành phần chính là Fe3O4, phần còn lại là các tạp chất trơ không chứa nguyên tố sắt) bằng một lượng dư dung dịch sulfuric acid loãng. Lọc bỏ phần chất rắn là các tạp chất trơ, thu được dung dịch Y. Cho một lượng dư bột Fe vào dung dịch Y. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,006 mol khí H2 và dung dịch Z. Lọc bỏ lượng Fe còn dư rồi pha loãng toàn bộ dung dịch Z bằng nước cất thành 250 mL dung dịch T.
Lấy 25,0 mL dung dịch T, chuẩn độ bằng dung dịch potassium permanganate 0,02 M trong môi trường sulfuric acid loãng. Thể tích dung dịch potassium permanganate vừa đủ dùng là 14,0 mL.
Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần trăm khối lượng của nguyên tố Fe trong mẫu quặng X là bao nhiêu? (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).
Phản ứng chuẩn độ:
5Fe2+ + MnO4– + 8H+ —> 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
nMnO4– = 0,28 mmol —> nFe2+ (25 mL T) = 0,28.5 = 1,4 mmol
—> nFe2+ (250 mL T) = 14 mmol = 0,014 mol
Fe3O4 + 8H+ —> 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O
Fe + 2Fe3+ —> 3Fe2+
Fe + 2H+ —> Fe2+ + H2
nFe3O4 = x, nH2 = 0,006 —> nFe2+ = 4x + 0,006 = 0,014 —> x = 0,002 mol
—> %Fe = 0,002.3.56/0,72 = 46,7%