Hòa tan hoàn toàn 8,3g hh gồm C gồm Al và Fe bằng một lượng vừa đủ 200ml dd H2SO4 x M loãng thu được dd D và 5,6 lít khí H2 (đktc)
a. Tìm giá trị của x.
b. Tìm % khối lượng các chất trong D sau khi cô cạn đến khan.
c. Tính thể tích dd NaOH 2M để khi cho vào dd D thu được kết tủa lớn nhất.
d. Tính thể tích lớn nhất của dd NaOH 2M để khi cho vào dd D thu được kết tủa nhỏ nhất.
2Al + 3H2SO4 -> Al2(SO4)3 + 3H2
a 1.5a
Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2
b b
=> 27a + 56b = 8.3
1,5a + b = 0.25
=> a = b = 0.1 mol
nH2SO4 = nH2 = 0.25 mol
=> CM H2SO4 = 0.25/0.2 = 1.25 M
% Al = 0.1 x 27 / 8.3 = 32.5%
% Fe = 67.5%
Kết tủa lớn nhất khi
Al3+ + 3OH- -> Al(OH)3 và Fe2+ + 2OH- -> Fe(OH)2
0.1 0.3 0.1 0.2
=> nNaOH = 0.3 +0.2 = 0.5 mol
-> V NaOH = 0.5 / 2 = 0.25 l = 250 ml
Kết tủa nhỏ nhất khi
Al3+ + 3OH- -> Al(OH)3 và Fe2+ + 2OH- -> Fe(OH)2 và Al(OH)3 + OH- -> AlO2- + 2H2O
0.1 0.3 0.1 0.2 0.1 0.1
=> nNaOH = 0.3 +0.2 + 0.1 = 0.6 mol
-> V NaOH = 0.6 / 2 = 0.3 l = 300 ml
Đáp án:
\( x = 1,25M\)
\( \% {m_{A{l_2}{{(S{O_4})}_3}}} = 52,94\% ; \% {m_{FeS{O_4}}} = 47,06\% \)
Để kết tủa lớn nhất \( {V_{dd\;{\text{NaOH}}}} = 0,25{\text{ lít}}\)
Để kết tủa nhỏ nhất \( {V_{dd\;{\text{NaOH}}}} = 0,3{\text{ lít}}\)
Giải thích các bước giải:
Gọi số mol \(Al;Fe\) lần lượt là \(a;b\)
\( \to 27a + 56b = 8,3{\text{ gam}}\)
Phản ứng xảy ra:
\(2Al + 3{H_2}S{O_4}\xrightarrow{{}}A{l_2}{(S{O_4})_3} + 3{H_2}\)
\(Fe + {H_2}S{O_4}\xrightarrow{{}}FeS{O_4} + {H_2}\)
Ta có:
\({n_{{H_2}}} = \frac{{5,6}}{{22,4}} = 0,25{\text{ mol = }}{{\text{n}}_{{H_2}S{O_4}}}\)
\( \to x = {C_{M{\text{ }}{{\text{H}}_2}S{O_4}}} = \frac{{0,25}}{{0,2}} = 1,25M\)
Ta có:
\({n_{{H_2}}} = \frac{3}{2}{n_{Al}} + {n_{Fe}} = 1,5a + b = 0,25\)
Giải được: \(a=b=0,1\)
Trong \(D\) chứa \(Al_2(SO_4)_3\) và \(FeSO_4\)
Ta có:
\({n_{A{l_2}{{(S{O_4})}_3}}} = \frac{1}{2}{n_{Al}} = 0,05{\text{ mol;}}{{\text{n}}_{FeS{O_4}}} = {n_{Fe}} = 0,1{\text{ mo}}l\)
\( \to {m_{A{l_2}{{(S{O_4})}_3}}} = 0,05.(27.2 + 96.3) = 17,1{\text{ gam}}\)
\({m_{FeS{O_4}}} = 0,1.(56 + 96) = 15,2{\text{ gam}}\)
\( \to \% {m_{A{l_2}{{(S{O_4})}_3}}} = \frac{{17,1}}{{17,1 + 15,2}} = 52,94\% \to \% {m_{FeS{O_4}}} = 47,06\% \)
Để kết tủa lớn nhất thì phản ứng phải xảy ra
\(A{l_2}{(S{O_4})_3} + 6NaOH\xrightarrow{{}}2Al{(OH)_3} + 3N{a_2}S{O_4}\)
\(FeS{O_4} + 2NaOH\xrightarrow{{}}Fe{(OH)_2} + N{a_2}S{O_4}\)
\( \to {n_{NaOH}} = 6{n_{A{l_2}{{(S{O_4})}_3}}} + 2{n_{FeS{O_4}}} = 0,05.6 + 0,1.2 = 0,5{\text{ mol}}\)
\( \to {V_{dd\;{\text{NaOH}}}} = \frac{{0,5}}{2} = 0,25{\text{ lít}}\)
Để kết tủa nhỏ nhất với thể tích \(NaOH\) lớn nhất thì phải xảy ra các phản ứng:
\(A{l_2}{(S{O_4})_3} + 6NaOH\xrightarrow{{}}2Al{(OH)_3} + 3N{a_2}S{O_4}\)
\(FeS{O_4} + 2NaOH\xrightarrow{{}}Fe{(OH)_2} + N{a_2}S{O_4}\)
\(Al{(OH)_3} + NaOH\xrightarrow{{}}NaAl{O_2} + 2{H_2}O\)
\( \to {n_{NaOH}} = 6{n_{A{l_2}{{(S{O_4})}_3}}} + 2{n_{FeS{O_4}}} + {n_{Al{{(OH)}_3}}} = 8{n_{A{l_2}{{(S{O_4})}_3}}} + 2{n_{FeS{O_4}}}\)
\( = 0,05.8 + 0,1.2 = 0,6{\text{ mol}}\)
\( \to {V_{dd\;{\text{NaOH}}}} = \frac{{0,6}}{2} = 0,3{\text{ lít}}\)