Cho $31,2g$ $CuO$ và $Fe_3O_4$ với tỉ lệ mol là $1:1$ tan hết trong dung dịch $H_2SO_{4\text{..l}}$, vừa đủ thu được dung dịch $X$ . Cho $m \text{(gam)} Mg$ vào dung dịch $X$ sau khi phản ứng kết thúc thu lấy phần dung dịch $Y$. Thêm dung dịch $KOH$ đến dư vào dung dịch $Y$ thu được kết tủa $X$. Nung $Z$ trong khônh khí đến khối lượng không đổi thu được $30g$ rắn $T$.
+ Gọi $n_{Cu} = n_{Fe_{3}O_{4}} = x$ (mol).
$⇒80x + 232x = 31,2$
$⇒x = 0,1$ (mol)
$⇒$n_{Cu} = n_{Fe_{3}O_{4}} = 0,1$ (mol).
+ Bảo toàn nguyên tố $⇒$ Dung dịch $X$ chứa: 0,2 mol $Fe^{3+}; $0,1$ mol $Fe{2+}$; $0,1$ mol $Cu^{2+}$; $0,5$ mol $SO_{4}^{2-}$.
+ Nếu hỗn hợp $(CuO, Fe_{3}O_{4}) ⇒ (CuO, Fe_{2}O_{3})$ thì khối lượng tăng lên, nhưng theo bài thì 30 < 32. Vậy phải có một phần kim loại Mg đã bị đẩy ra.
$Mg + 2Fe^{3+} → Mg^{2+} + 2Fe^{2+}$
$0,1$ $←$ $0,2$ $→$ $0,1$ $0,2$
$Mg + Cu^{2+} → Mg^{2+} + Cu$
$0,1$ $←$ $0,1$ $→$ $0,1$ $→$ $0,1$
+ Nếu toàn bộ $Cu^{2+}$ đã bị đẩy ra thì $Y$ chứa $Mg^{2+} (0,2); Fe^{2+} (0,3)$
$⇒$m_{T} = m_{MgO} + m_{Fe_{2}O_{3}} = 32 > 30$ g.
+ Nếu $Cu^{2+}$ chưa hết thì $m_{rắn} > 30$ gam (Do $CuO$ thế chỗ $MgO$ thì khối lượng càng tăng). Vậy phải có một phần $Fe$ bị đẩy ra.
$Mg + Fe^{2+} → Mg^{2+} + Fe$
$x$ $→$ $x$ $→$ $x$ $→$ $x$
$⇒m_{Fe} = 40.(0,2 + x) + \frac {0,3 – x}{2} = 30$
$⇒x = 0,05$
$⇒n_{Mg} = 0,2 + x = 0,25$
$⇒m = 6$ g.
CHÚC EM HỌC TỐT. XIN HAY NHẤT.
Đáp án:
`m=6(g)`
Giải thích các bước giải:
Ta có tỉ lệ mol là `1:1`
Gọi `x` là số mol của `CuO`
`=>n_{Fe_3O_4}=x(mol)`
Lại có `m_{hh}=31,2(g)`
`=>80x+232x=31,2`
`=>x=0,1(mol)`
`CuO+H_2SO_4->CuSO_4+H_2O`
`Fe_3O_4+4H_2SO_4->Fe_2(SO_4)_3+FeSO_4+4H_2O`
Theo phương trình
`n_{CuSO_4}=n_{CuO}=0,1(mol)`
`n_{Fe_2(SO_4)_3}=0,1(mol)`
`n_{FeSO_4}=0,1(mol)`
Ta có nếu toàn bộ `Fe_2(SO_4)_3` đưa về `FeSO_4` và `CuSO_4` chưa phản ứng thì
`n_{Fe_2O_3}=n_{Fe_2(SO_4)_3}+1/2 n_{FeSO_4}=0,15(mol)`
`n_{CuO}=0,1(mol)`
`=>m_{Fe_2O_3}+m_{CuO}=0,15.160+0,1.80=32>30`
Chưa tình đến `m_{MgO}` mà đã lơn hơn rồi thìiiii có 1 phần kim loại đã bị đẩy ra :3
Trường hợp `1:CuSO_4` bị đẩy 1 phần
Gọi `a` là số mol `CuSO_4` phản ứng `(a<0,1)`
`Fe_2(SO_4)_3+Mg->MgSO_4+2FeSO_4`
`CuSO_4+Mg->MgSO_4+Cu`
`MgSO_4+2KOH->Mg(OH)_2+K_2SO_4`
`FeSO_4+2KOH->Fe(OH)_2+2K_2SO_4`
`CuSO_4+2KOH->Cu(OH)_2+K_2SO_4`
$Cu(OH)_2\xrightarrow{t^o}CuO+H_2O`
$4Fe(OH)_2+O_2\xrightarrow{t^o}2Fe_2O_3+4H_2O$
$Mg(OH)_2\xrightarrow{t^o}MgO+H_2O$
Theo phương trình
`n_{CuO}=0,1-a
`n_{MgO}=0,1+a(mol)`
`n_{Fe_2O_3}=n_{Fe_2(SO_4)_3}+1/2 n_{FeSO_4}=0,15(mol)`
Lại có `m_{T}=30(g)`
`=>40(0,1+a)+0,15.160+80(0,1-a)=30`
`=>a=0,15>0,1`
`=>` Loại
Trường hợp 2: `Cu` bị đẩy hoàn toàn,`Fe` bị đẩy 1 phần
Gọi `b` là số mol `FeSO_4` bị đẩy
`Fe_2(SO_4)_3+Mg->MgSO_4+2FeSO_4`
`CuSO_4+Mg->MgSO_4+Cu`
`Mg+FeSO_4->MgSO_4+Fe`
`MgSO_4+2KOH->Mg(OH)_2+K_2SO_4`
`FeSO_4+2KOH->Fe(OH)_2+2K_2SO_4`
$4Fe(OH)_2+O_2\xrightarrow{t^o}2Fe_2O_3+4H_2O$
$Mg(OH)_2\xrightarrow{t^o}MgO+H_2O$
Theo phương trình
`n_{MgO}=n_{MgSO_4}=n_{Fe_2(SO_4)_3}+n_{CuSO_4}+b=0,2+b(mol)`
`n_{FeSO_4}=2n_{Fe_2(SO_4)_3}+n_{FeSO_4}-b=0,3-b(mol)`
`=>n_{Fe_2O_3}=\frac{0,3-b}{2}(mol)`
Ta có sau khi nung thu được `30(g)` hỗn hợp `T`
`=>40(0,2+b)+160.\frac{0,3-b}{2}=30`
`=>8+40b+24-80b=30`
`=>b=0,05(mol)`
Bảo toàn `Mg`
`n_{Mg}=n_{MgO}=0,2+0,05=0,25(mol)`
`=>m=6(g)`
Vậy `m=6(g)`
Chời ơi nó dài :((