Phương pháp giải:

Cho hỗn hợp Fe, Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch H₂SO₄đặc, nóng, còn dư kim loại không tan là Fe dư.

 =>dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa muối FeSO₄.

Dùng bảo toàn electron để tìm số mol Fe trong hỗn hợp ban đầu, từ đó tìm được % khối lượng của Fe₃O₄.

Lời giải chi tiết:

Cho hỗn hợp Fe, Fe₃O₄ tác dụng với dung dịch H₂SO₄đặc, nóng, còn dư kim loại không tan là Fe dư.

 =>dung dịch thu được sau phản ứng chỉ chứa muối FeSO₄.

PTHH các phản ứng :

2Fe  + 6H₂SO_{4 đ,nóng} → Fe₂(SO₄)₃  + 3SO₂  + 6H₂O (1)

2Fe₃O₄  + 10H₂SO_4đ,nóng  → 3Fe₂(SO₄)₃  + SO₂  + 10H₂O (2)

Fe  + Fe₂(SO₄)₃ → 3FeSO₄ (3)

Fe  + 2HCl → FeCl₂  + H₂ (4)

10HCl  + 2 KMnO₄  + 3H₂SO₄ → K₂SO₄  + 2MnSO₄  + 5Cl₂  + 8 H₂O (5)

10FeCl₂  + 6 KMnO₄  + 24H₂SO₄ → 3K₂SO₄  + 6MnSO₄  + 5Fe₂(SO₄)₃   + 10Cl₂  + 24 H₂O (6)

Gọi số mol Fe dư là a mol

Theo (4) ta có :    n_{HCl phản ứng} = 2a (mol)

                        => n_{HCl dư}  = 0,2a (mol)

Dung dịch A thu được, tác dụng với dung dịch KMnO₄/H₂SO₄

 Theo các phản ứng (5), (6)  => n_KMnO4  = 0,64a  = 0,064  => a = 0,1               

 m_{Fe dư} = 5,6 gam  = 7m/ 50  => m  = 40 (gam)

Gọi số mol Fe, Fe₃O₄ phản ứng ở (1), (2), (3) là x, y

Ta có     56 x  + 232y  = 40 - 5,6  = 34,4 (7)

Số mol SO₂  = 0,1mol

Quá trình nhường e                                                           quá trình nhận e   

              Fe⁰ → Fe ⁺²  + 2e                                            S ⁺⁶  +2e  → S ⁺⁴

Mol :      x                     2x                                      mol:        0,2  ←0,1

                                                                                       3Fe ^+8/3 + 2e → 3Fe ⁺²

                                                                               mol: 3y    →    2y

Bảo toàn e ta có :  2x  = 2y  + 0,2 (8)

Từ (7) và (8) ta giải ra được:  x  = 0,2 và y  = 0,1

 Khối lượng sắt ban đầu : m_{Fe bđ}  = 0,2. 56  + 5,6  = 16,8 gam

→%m_Fe = 42% ; %m_Fe3O4 = 100% - 42% = 58%

Đáp án A