Cho 44,8 gam hỗn hợp X gồm Cu, CuO, Cu2S tác dụng với H2SO4 đặc, nóng, dư. Sau phản ứng thu được dung dịch Y và 21,28 lít khí SO2. Nếu nung hỗn hợp trên với oxi dư thu được 48 gam chất rắn duy nhất. a. Tính khối lượng các chất trong hỗn hợp đầu. b. Tính khối lượng dd H2SO4 80% đã dùng, biết axit lấy dư 20% so với lượng phản ứng. c. Tính C% các chất trong dung dịch Y.
Đáp án:
a. $m_{CuO}=8g\\m_{Cu_2S}=24g\\⇒m_{Cu}=12,8g$
b. 214,375g
c. $C\%_{CuSO_4}=48,4\%\\C\%_{H_2SO_4}=13,83\%$
Giải thích các bước giải:
Nung nóng X trong oxi dư, thu được chất rắn duy nhất là: CuO
$⇒ n_{CuO}=\dfrac{48}{80}=0,6\ mol$
Quy đổi X về $Cu\ (0,6\ mol), O(a\ mol);\ S(b\ mol)$
Ta có: $m_X = 44,8⇒0,6.64+16a+32b=44,8⇒16a+32b=6,4$
$X\ +\ H_2SO_4\ đặc: \\Cu\to Cu^{+2}+2e\\0,6\hspace{2cm}1,2\\O+2e\to O^{-2}\\a\hspace{0,5cm}2a\\S\to S^{+4}+4e\\b\hspace{2cm}4b\\S^{+6}+2e\to S^{+4}$
$n_{SO_2}=\dfrac{21,28}{22,4}=0,95\ mol=b+n_{S^{+6}}⇒n_{S^{+6}}=0,95-b$
Bảo toàn e ⇒ 2a + (0,95-b).2 =4b+1,2 ⇒ 6b -2a =0,7
Giải hệ pt ⇒ a = 0,1; b =0,15
a. Ta thấy: $n_{CuO}=n_O=0,1\ mol ⇒ m_{CuO}=0,1.80=8g\\n_{Cu_2S}=n_S=0,15⇒m_{Cu_2S}=160.0,15=24g\\⇒m_{Cu}=44,8-24-8=12,8g$
b. $X+H_2SO_4\to CuSO_4+SO_2+H_2O$⇔ $n_{CuSO_4}=n_{Cu}$ (BT Cu)
Bảo toàn nguyên tố S
$n_{Cu_2S}+n_{H_2SO_4\ pư}=n_{CuSO_4}+n_{SO_2}\\⇔n_{H_2SO_4\ pư}=0,6+0,95-0,15=1,4\\⇒n_{H_2SO_4\ đã\ dùng}=1,4.100:80=1,75\ mol\\⇒m_{H_2SO_4\ đã\ dùng}=171,5\\m_{DD}=214,375g$
c. Dung dịch Y chứa $CuSO_4:0,6\ mol;H_2SO_4\ dư: 0,28\ mol$
$m_{DD\ Y}=44,8+214,375-0,95.64=198,375g\\⇒C\%_{CuSO_4}=48,4\%\\C\%_{H_2SO_4}=13,83\%$