Hòa tan 2,16 gam hỗn hợp Y gồm Na, Fe và Al vào nước (dư), thu được 0,448 lít khí H2 thoát ra (đktc) và một lượng chất rắn không tan. Tách lượng chất rắn này cho phản ứng hết với 60 ml dung dịch CuSO4 1M thu được 3,2 gam đồng kim loại và dung dịch A. Tách lấy dung dịch A cho phản ứng với một lượng vừa đủ dung dịch NaOH để thu được kết tủa lớn nhất. Lọc kết tủa đem nung ở nhiệt độ cao trong không khí đến khối lượng không đổi thu được chất rắn B.
a) Xác định % khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp Y.
b) Tính khối lượng chất rắn B.
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
Gọi số mol `Na; Al` trong 2,16 gam hỗn hợp lần lượt là x và y mol.
`n_{H_2}=(0,448)/(22,4)=0,02(mol)`
`n_{CuSO_4}=0,06.1=0,06(mol)`
`n_{Cu}=(3,2)/(64)=0,05(mol)`
`-> n_{CuSO_4 dư}=0,06-0,05=0,01(mol)`
`2Na + 2H_2O -> 2NaOH + H_2` (1)
x x 0,5x (mol)
`2Al + 2H_2O + 2NaOH -> 2NaAlO_2 + 3H_2` (2)
x x x 1,5x (mol)
`2Al + 3CuSO_4 -> 2Al_2(SO_4)_3 + 3Cu` (3)
(y-x) 1,5(y-x) (y-x) 1,5(y-x) (mol)
`Fe + CuSO_4 -> FeSO_4 + Cu` (4)
Giả sử không xảy ra pứ (3) `->` chất rắn chỉ là `Fe`
Theo (4) `n_{Fe}=n_{Cu}=0,05(mol) `
`-> m_{Fe}=0,05.56=2,8(gam) > 2,16` (không phù hợp với đề bài)
Vậy có xảy ra pứ (3) và vì `CuSSO_4` còn dư nên `Al` và `Fe` đã pứ hết theo (3) và (4)
Theo (1) (2)
`n_{H_2}=0,5x + 1,5x=0,02(mol)`
`-> x=0,01`
Theo (3):
`n_{Al(3)}=y-0,01(mol)`
`n_{CuSO_4}=1,5(y-0,01) mol`
Theo (4):
`n_{Fe}=n_{CuSO_4(4)}=0,05-1,5(y-0,01) mol`
Ta có:
`m_{Na} + m_{Al} + m_{Fe}=23.0,01 + 27y + 56[0,05-1,5(y-0,01)]=2,16`
`-> y=0,03`
`-> m_{Na}=23.0,01=0,23(gam)`
`m_{Al}=27.0,03=0,81(gam)`
`m_{Fe}=2,16-0,23-0,81=1,12(gam)`
`-> %m_{Na}=10,65%`
`%m_{Al}=37,5%`
`%m_{Fe}=51,85%`
`b,`
Dung dịch A: `n_{Al(SO_4)_3}=0,03-0,01=0,02(mol); n_{CuSO_4 dư}=0,01(mol);n_{FeSO_4}=n_{Fe}=0,02(mol)`
`CuSO_4 + 2NaOH -> Cu(OH)_2 + Na_2SO_4`
`FeSO_4 + 2NaOH -> Fe(OH)_2 + Na_2SO_4`
`Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH -> 2Al(OH)_3 + 3Na_2SO_4`
$Cu(OH)_2 \xrightarrow{t^o} CuO + H_2O$
$4Fe(OH)_2 + O_2 \xrightarrow{t^o} 2Fe_2O_3 + 4H_2O$
$2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^o} Al_2O_3 + 3H_2O$
Ta có sơ đồ:
`CuSO_4 -> Cu(OH)_2 -> CuO`
`=> m_{CuO=0,01.80=0,8(gam)`
`2FeSO_4 -> 2Fe(OH)_2 -> Fe_2O_3`
`=> m_{Fe_2O_3}=(0,02)/2 .160=1,6(gam)`
`Al_2(SO_4)_3 -> 2Al(OH)_2 -> Al_2O_3`
`=> m_{Al_2O_3}=(0,02)/2 .102=1,02(gam)`
`-> m_B =0,8 + 1,6 + 1,02=3,42(gam)`
#Chúc bạn học tốt~