Hòa tan hoàn toàn 1,86g hỗn hợp gồm Mg và Al vào 75,6g dung dịch HNO3 25%. Sau phản ứng kết thúc thì thu được 560ml khí N2O và dung dịch X.
a. Xác định thành phần phần trăm theo khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.
b. Cần bao nhiêu ml dung dịch NaOH 25% (d = 1,28g/ml) cho vào dung dịch X thì thu được:lượng kết tủa lớn nhất, lượng kết tủa nhỏ nhất.
Đáp án:
a.$\%m_{Al}=14,52\%⇒\%m_{Mg}=85,48\%$
b. Lượng kết tủa lớn nhất:$V_{ddNaOH}=25ml$
Lượng kết tủa đạt nhỏ nhất $V=26,25ml$
Giải thích các bước giải:
$n_{HNO_3}=\dfrac{75,6.25}{100.63}=0,3\ mol$
$n_{N_2O}=0,56:22,4=0,025\ mol$
$10H^++2NO^-_3+8e\to N_2O+5H_2O$
Thấy: $n_{HNO_3}>10.n_{N_2O}$
⇒axit dư.
$Al\to Al^{+3}+3e\\Mg\to Mg^{+2}+2e$
Bảo toàn e, ta có:
$3.n_{Al}+2.n_{Mg}=8.n_{N_2O} ⇔3.n_{Al}+2.n_{Mg}=0,2$
Mặt khác:
$27n_{Al}+24.n_{Mg}=1,86$
$⇒n_{Al}=0,01; n_{Mg}=0,06$
$⇒m_{Al}=0,01.27=0,27g ⇒\\\%m_{Al}=0,27:11,86.100\%=14,52\%⇒\%m_{Mg}=85,48\%$
b. $n_{HNO_3\ dư}=0,3-0,025.10=0,05\ mol$
Thêm NaOH vào dung dịch sau phản ứng, có các phản ứng xảy ra:
$OH^-+H^+\to H_2O$
$Mg^{2+}+2OH^-\to Mg(OH)_2$
$Al^{3+}+3OH^-\to Al(OH)_3$
$Al(OH)_3+OH^-\to AlO^-_2+2H_2O(*)$
Lượng kết tủa đạt lớn nhất khi không có phản ứng (*) xảy ra:
$⇒n_{NaOH}=n_{OH^-}=n_{HNO_3\ dư}+2.n_{Mg}+3.n_{Al}\\⇔n_{NaOH}=0,2\ mol⇒m_{NaOH}=0,2.40=8g$
$⇒m_{Dd}=32g⇒V=32:1,28=25ml$
Lượng kết tủa đạt nhỏ nhất khi phản ứng (*) xảy ra hoàn toàn
$⇒n_{NaOH}=n_{OH^-}=n_{HNO_3\ dư}+2.n_{Mg}+4.n_{Al}\\⇒n_{NaOH}=0,21\ mol⇒m_{NaOH}=0,21.40=8,4g$
$⇒m_{Dd}=33,6g⇒V=33,6:1,28=26,25ml$