Hòa tan hoàn toàn 20 gam hỗn hợp Z gồm: MgO; CuO và Fe2O3 cần vừa đủ 350 ml dung dịch HCl 2M. Mặt khác, nếu lấy 0,4 mol hỗn hợp Z đốt nóng trong ống sứ không có không khí rồi cho khí H2 dư đi qua tới khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 7,2 gam H2O và m gam chất rắn.
a) Tính % khối lượng mỗi chất trong Z.
b) Tính m.
Đáp án:
\(a,\%m_{MgO}=20\%\\ \%m_{CuO}=40\%\\ \%m_{Fe_2O_3}=40\%\\ b,\ m=25,6\ g.\)
Giải thích các bước giải:
\(a,\ PTHH:\\ MgO+2HCl\to MgCl_2+H_2O\ (1)\\ CuO+2HCl\to CuCl_2+H_2O\ (2)\\ Fe_2O_3+6HCl\to 2FeCl_3+3H_2O\ (3)\\ CuO+H_2\xrightarrow{t^o} Cu+H_2O\ (4)\\ Fe_2O_3+3H_2\xrightarrow{t^o} 2Fe+3H_2O\ (5)\\ \text{Gọi $n_{MgO}$ là a (mol), $n_{CuO}$ là b (mol), $n_{Fe_2O_3}$ là c (mol).}\\ \text{Đổi 350 ml = 0,35 lít.}\\ n_{HCl}=0,35\times 2=0,7\ mol.\\ Theo\ pt\ (1),(2),(3):\ 2a+2b+6c=0,7\ (1)\\ n_{H_2O}=\dfrac{7,2}{18}=0,4\ mol.\\ Theo\ pt\ (4),(5):\ n_{H_2O}=n_{CuO}+3n_{Fe_2O_3}=b+3c=0,4\\ \text{Vì lấy 0,4 mol hỗn hợp Z đốt nóng với $H_2$ nên:}\\ ⇒a+b+c=0,4\\ ⇒\dfrac{b+3c}{a+b+c}=\dfrac{0,4}{0,4}=1\\ ⇔b+3c=a+b+c\\ ⇔-a+2c=0\\ ⇔a-2c=0\ (2)\\ \text{Ta có:}\ 40a+80b+160c=20\ (3)\\ \text{Từ (1), (2) và (3) ⇒ a = 0,1; b = 0,1; c = 0,05}\\ ⇒\%m_{MgO}=\dfrac{0,1\times 40}{20}\times 100\%=20\%\\ ⇒\%m_{CuO}=\dfrac{0,1\times 80}{20}\times 100\%=40\%\\ ⇒\%m_{Fe_2O_3}=\dfrac{0,05\times 160}{20}\times 100\%=40\%\\ b,\ PTHH:\\ CuO+H_2\xrightarrow{t^o} Cu+H_2O\\ Fe_2O_3+3H_2\xrightarrow{t^o} 2Fe+3H_2O\\ n_{Z}=n_{MgO}+n_{CuO}+n_{Fe_2O_3}=0,1+0,1+0,05=0,25\ mol.\\ Theo\ pt:\ n_{Cu}=n_{CuO}=0,1\ mol.\\ n_{Fe}=2n_{Fe_2O_3}=0,1\ mol.\\ m_{\text{chất rắn}}=m_{MgO}+m_{Cu}+m_{Fe}\\ ⇒m-{\text{chất rắn}}=0,1\times 40+0,1\times 64+0,1\times 56=16\ g.\\ \text{Ta có:}\\ \text{0,25 mol Z sinh ra 16g chất rắn}\\ ⇒\text{0,4 mol Z sinh ra $m$ (g) chất rắn}\\ ⇒m=\dfrac{0,4\times 16}{0,25}=25,6\ g.\)
chúc bạn học tốt!
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
Gọi $n_{MgO} = a(mol) ; n_{CuO} = b(mol) ; n_{Fe_2O_3} = b(mol)$
$⇒ 40a + 80b + 160c = 20(1)$
$MgO +2HCl → MgCl_2 + H_2O$
$CuO + 2HCl → CuCl_2 + H_2O$
$Fe_2O_3 + 6HCl → 2FeCl_3 + 3H_2O$
Theo phương trình ,ta có :
$n_{HCl} = 2a + 2b + 6c = 0,35.2 = 0,8(mol)(2)$
Mặt khác :$n_{H_2O} = \dfrac{7,2}{18} = 0,4(mol)$
$CuO + H_2 \xrightarrow{t^o} Cu + H_2O$
$Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t^o} 2Fe + 3H_2O$
Theo phương trình ,ta có:
$n_{H_2O} = n_{CuO} + 3n_{Fe_2O_3}$
Suy ra :
$\dfrac{b+3c}{a+b+c} = \dfrac{0,4}{0,4} = 1$
$⇔ a – 2c = 0(3)$
Từ (1) (2) và (3) suy ra $a = 0,1 ; b = 0,1 ; c = 0,05$
Vậy :
$\%m_{MgO} = \dfrac{0,1.40}{20}.100\% =20\%$
$\%m_{CuO} = \dfrac{0,1.80}{20}.100\% = 40\%$
$⇒ \%m_{Fe_2O_3} = 100\% – 20\% – 40\% = 40\%$
$b/$
$CuO + H_2 \xrightarrow{t^o} Cu + H_2O$
$Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t^o} 2Fe + 3H_2O$
có : $n_{Cu} = n_{CuO} = 0,1(mol) ; n_{Fe} = 2n_{Fe_2O_3} = 0,05.2 =0,1(mol)$
Sau phản ứng,$m_{\text{chất rắn}} = m_{Cu} + m_{Fe} + m_{MgO}$
$= 0,1.64 + 0,1.56 + 0,1.40 = 16(gam)$
Ta có :
$n_Z = n_{MgO} + n_{CuO} + n_{Fe_2O_3} = 0,1 + 0,1 + 0,05 = 0,25(mol)$
Trong 0,25 mol Z phản ứng với $H_2$ thu được $16$ gam chất rắn
Vậy 0,4 mol Z phản ứng với $H_2$ thu được $m$ gam chất rắn
$⇒ m = \dfrac{0,4.16}{0,25} = 25.6(gam)$