Hòa tan hoàn toàn 0,36 g kim loại Mg vào trong 100 gam dung dịch HNO3 4,41% thu được dd X và một chất khí Y bay ra (sản phẩm khử duy nhất). Cho dung dịch X tác dụng với 130 ml dd NaOH 0,5M đến khi phản ứng hoàn toàn, tách bỏ kết tủa rồi cô cạn phần nước lọc thu được chất rắn Z. Nung nóng Z đến khối lượng không đổi thu được 4,34 gam chất rắn T.
a) Tính % khối lượng các chất trong T
b) Xác định CTHH của Y và tính C% của Mg(NO₃)₂ trong dung dịch X
Đáp án:
a) $\% {m_{NaN{O_2}}} = 95,4\% ;\% {m_{NaOH}} = 4,6\% $
b) NO; 2,22%
Giải thích các bước giải:
a)
$\begin{gathered}
{n_{Mg}} = \dfrac{{0,36}}{{24}} = 0,015mol;{n_{HN{O_3}}} = \dfrac{{100.4,41\% }}{{63}} = 0,07mol \hfill \\
{n_{NaOH}} = 0,15.0,5 = 0,065mol \hfill \\
\end{gathered} $
Nếu T chỉ gồm $NaN{O_2}$ $ \Rightarrow {n_{NaN{O_2}}} = \dfrac{{4,34}}{{69}} = 0,063mol < {n_{NaOH}} = 0,065mol$ (vô lí)
⇒ T gồm $NaN{O_2}$ (x mol) và $NaOH$ dư (y mol)
Ta có hpt: $\left\{ \begin{gathered}
69x + 40y = 4,34 \hfill \\
x + y = 0,065 \hfill \\
\end{gathered} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{gathered}
x = 0,06 \hfill \\
y = 0,005 \hfill \\
\end{gathered} \right.$
$\begin{gathered}
\Rightarrow \% {m_{NaN{O_2}}} = \dfrac{{0,06.69}}{{4,34}}.100\% = 95,4\% \hfill \\
\Rightarrow \% {m_{NaOH}} = 4,6\% \hfill \\
\end{gathered} $
b) Ta có: ${n_{NaOH(pu)}} = {n_{NaN{O_2}}} = 0,06 > 2{n_{Mg}} = 0,03$
⇒ Dung dịch X chứa $Mg{(N{O_3})_2}$ và $HN{O_3}$ dư
${n_{HN{O_3}(du)}} = {n_{NaOH}} – 2{n_{Mg{{(N{O_3})}_2}}} = 0,06 – 0,03 = 0,03mol$
$ \Rightarrow {n_{HN{O_3}(pu)}} = 0,07 – 0,03 = 0,04mol$
Bảo toàn nguyên tố $N$: ${n_{HN{O_3}(pu)}} = 2{n_{Mg{{(N{O_3})}_2}}} + {n_{N(Y)}}$
$ \Rightarrow {n_{N(Y)}} = 0,04 – 0,03 = 0,01mol$
Bảo toàn nguyên tố $H$: ${n_{{H_2}O}} = \dfrac{1}{2}{n_{HN{O_3}(pu)}} = 0,02mol$
Bảo toàn khối lượng: ${m_{Mg}} + {m_{HN{O_3}(pu)}} = {m_{Mg{{(N{O_3})}_2}}} + {m_Y} + {m_{{H_2}O}}$
$ \Rightarrow {m_Y} = 0,36 + 0,04.63 – 0,015.148 – 0,02.18 = 0,3g$
Gọi CTHH của Y là ${N_x}{O_y}$
$ \Rightarrow {n_{N(Y)}} = \dfrac{{0,3x}}{{14x + 16y}} = 0,01 \Rightarrow \dfrac{x}{y} = \dfrac{1}{1}$
Vậy Y là $NO$
+ Bảo toàn khối lượng: ${m_{Mg}} + {m_{ddHN{O_3}}} = {m_{ddX}} + {m_{NO}}$
$ \Rightarrow {m_{ddX}} = 0,36 + 100 – 0,3 = 100,06g$
$ \Rightarrow C{\% _{Mg{{(N{O_3})}_2}}} = \dfrac{{0,015.148}}{{100,06}}.100\% = 2,22\% $