Chia a gam hỗn hợp X gồm Cu và Fe (dạng bột) thành 3 phần bằng nhau:
Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch`H_2SO_4` loãng, dư thu được 3,36 lít khí `H_2` (đktc).
Phần 2: Cho tác dụng với dịch `H_2SO_4` đặc, nóng, dư thu được 6,72 lít khí `SO_2` duy nhất (đktc).
Phần 3: Cho tác dụng với 500ml dung dịch `AgNO_3` 1M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch Y và b gam chất rắn Z.
a) Tính giá trị của a và b.
b) Dung dịch Y có thể hoà tan tối đa bao nhiêu gam Cu.
c) Cho dung dịch Y phản ứng hết với dung dịch `Na_2S`. Tính khối lượng kết tủa tạo ra.
Đáp án:
$a/a=39,6g ;b=54g$
$b/mCu=1,6g$
$c/m\text{Kết tủa}=21,35g$
Giải thích các bước giải:
a/
Phần 1 :
$Fe+H_2SO_4 \to FeSO_4+H_2$
$nFe=nH_2=\frac{3,36}{22,4}=0,15$
$⇒nFe_{\text{ban đầu}}=0,15.3=0,45$
Phần 2:
$nSO_2=\frac{6,72}{22,4}=0,3$
$Cu^0 \to Cu^{2+}+2e$
$Fe^0 \to Fe^{3+}+3e$
$S^{+6} +2e \to S^{+4}$
Bảo toàn e $⇒2nCu+3nFe=2nSO_2$
⇔$nCu=\frac{0,3.2-0,15.3}{2}=0,075$
$⇒nCu_{\text{ban đầu}}=0,075.3=0,225mol$
$⇒a=mFe+mCu=0,45.56+0,225.64=39,6g$
Phần 3:
$500ml=0,5lit$
$nAgNO_3=0,5.1=0,5$
$Fe^0 \to Fe^{2+}+2e$
$Cu^0 \to Cu^{2+}+2e$
$Ag^+ +1e \to Ag^0$
Bảo toàn e⇒$2nFe+2nCu=nAg$
$⇔0,15.2+0,075.2=0,5$
$⇔0,45=0,5$(Vô lý)
Vậy sẽ có phản ứng $Fe(NO_3)_2$ với $AgNO_3$dư
$nAgNO_3 dư=0,5-0,45=0,05$
$Fe(NO_3)_2+AgNO_3 \to Fe(NO_3)_3+Ag$
$⇒nFe(NO_3)_3=0,05$
$nFe(NO_3)_2=0,15-0,05=0,1$
Vậy sau phản ứng chỉ còn chất rắn là bạc và các muối nitrat
$b=mAg=0,5.108=54g$
b/
ddY :$+Fe(NO_3)_3=0,05mol$
$+Fe(NO_3)_2=0,1mol$
$+Cu(NO_3)_2=0,075mol$
$Cu+2Fe(NO_3)_3 \to Cu(NO_3)_2+2Fe(NO_3)_2$
0,025 0,05
$mCu=0,025.64=1,6g$
c/
ddY :$+Fe(NO_3)_3=0,05mol$
$+Fe(NO_3)_2=0,1mol$
$+Cu(NO_3)_2=0,075mol$
$2Fe(NO_3)_3+3Na_2S \to Fe_2S_3+6NaNO_3$
0,05 0,025
$Fe_2S_3+6H_2O \to 3H_2S+2Fe(OH)_3$
0,025 0,05
$Fe(NO_3)_2+Na_2S \to FeS+2NaNO_3$
0,1 0,1
$Cu(NO_3)_2 +Na_2S \to CuS+NaNO_3$
0,075 0,075
$m\text{Kết tủa}=mFe(OH)_3+mFeS+mCuS$
$⇔m\text{Kết tủa}=0,05.107+88.0,1+96.0,075=21,35g$