Hòa tan hoàn toàn 12 gam hỗn hợp gồm Cu và Fe bằng dung dịch H2SO4 đặc, nóng 98% (vừa đủ). Sau phản ứng thu được 4,48 lít khí SO2 (ở đktc, sản phẩm khử duy nhất).
a. Tinh khối lượng mỗi kim loại có trong hỗn hợp ban đầu.
b. Tính khối lượng dung dịch axit 80% đã dùng.
c. Dân toàn bộ khí SO2 vào 250 ml dung dịch KOH 2M thu được dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được bao nhiêu gam chất rắn khan?
Đáp án:
a/ $m_{Fe}=1,12g; m_{Cu}=10,88g$
b/ $m_{dd}=49g$
c/ $m_{chất\ rắn}=37,2g$
Giải thích các bước giải:
$n_{Fe}=a;n_{Cu}=b;n_{SO_2}=\dfrac{4,48}{22,4}=0,2$
$2Fe+6H_2SO_4\xrightarrow{t^o}Fe_2(SO_4)_3+3SO_2+6H_2O\\a\hspace{7cm}1,5a\\Cu+2H_2SO_4\xrightarrow{t^o}CuSO_4+SO_2+2H_2O\\b\hspace{6cm}b$
Theo bài ra ta có hệ:
$\begin{cases}56a+64b=12\\1,5a+b=0,2\end{cases}⇒a=0,02;b=0,17$
a/ $m_{Fe}=0,02.56=1,12g; m_{Cu}=0,17.64=10,88g$
b/ $n_{H_2SO_4}=2.n_{SO_2}=0,4\ mol⇒m_{H_2SO_4}=0,4.98=39,2g⇒m_{dd}=39,2:0,8=49g$
c/ $n_{KOH}=0,25.2=0,5 >2.n_{SO_2}⇒KOH\ dư$
$SO_2+2KOH\to K_2SO_3+H_2O$
$n_{K_2SO_3}=n_{SO_2}=0,2\ mol$
$n_{KOH\ pư}=2.n_{SO_2}=0,4⇒n_{KOH\ dư}=0,5-0,4=0,1\ mol$
$⇒m_{chất\ rắn}=0,1.56+0,2.158=37,2g$
ta có phương trình:
Cu+2H2SO4=>CuSO4+SO2+H2O
2Fe+6H2SO4=>Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O
a,ta có vSO2=4.48(lít)=>nSO2=$\frac{4.48}{22.4}$=0.2(mol)
gọi a là số mol của Cu,b là số mol của Fe
=>a+1.5b=0.2(mol)(1)
64a+56b=12(g)(2)
từ (1)(2)=>a=0.17(mol),b=0.02(mol)
=>mCu=0.17*64=10.88(g)
mFe=0.02*56=1.12(g)
b,nH2SO4=0.17*2+0.06=0.4(mol)
=>mH2SO4=0.4*98=39.2(g)
=>mH2SO4 80%=39.2*80%=31.36(g)
c,nSO2=0.2(mol)
nKOH=2*0.25=0.5(mol)
=>$\frac{nKOH}{nSO2}$= $\frac{0.5}{0.2}$=2.5
=>2KOH+SO2=>K2SO3+H2O
nK2SO3=0.2(mol)
=>mK2SO3=0.2*158=31.6(g)
mKOH=0.4(mol)=>mKOH dư=0.5-0.4=0.1(mol)
=>m chất rắn=31.6+0.1*56=37.2(g)