Hỗn hợp A gồm Al, Al2O3, CuO. Hòa tan A vào 550 ml dung dịch H2SO4 0,15M thu được
dung dịch B 0,672 lít khí (đktc). Để dung dịch B bắt đầu tạo kết tủa với NaOH dư thì thể tích tối thiểu
dung dịch NaOH 0,5M phải thêm vào B là 30 ml và để kết tủa không đổi nữa thì thể tích
dung dịch NaOH phải thêm vào là 380 ml, thu được dung dịch C.
Tính % khối lượng mỗi chất trong A.
Đáp án:
$\%m_{Al} = 14,23\%$
$\%m_{Al_2O_3} = 6,72\%$
$\%m_{CuO} = 79,05\%$
Giải thích các bước giải:
Gọi $n_{Al_2O_3} = a(mol) ; n_{CuO} = b(mol)$
$n_{H_2SO_4} = 0,55.0,15 = 0,0825(mol)$
$2Al + 3H_2SO_4 → Al_2(SO_4)_3 + 3H_2$
$Al_2O_3 + 3H_2SO_4 → Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$
$CuO + H_2SO_4 → CuSO_4 + H_2O$
có : $n_{H_2} = \dfrac{0,672}{22,4} = 0,03(mol)$
Theo phương trình ,ta có :
$n_{Al} = \dfrac{2n_{H_2}}{3} =0,02(mol)$
$n_{Al_2(SO_4)_3} = 0,5n_{Al} + n_{Al_2O_3} = 0,01 + a(mol)$
$n_{CuSO_4} = n_{CuO} = b(mol)$
$n_{H_2SO_4(pư)} = n_{H_2} + 3n_{Al_2O_3} + n_{CuO} = 0,03 + 3a + b(mol)$
$⇒ n_{H_2SO_4(dư)} = 0,0825 – 0,03 – 3a – b = 0,0525 – 3a – b(mol)$
– Khi dùng 30 ml dung dịch NaOH 0,5M thì phản ứng bắt đầu tạo kết tủa ( $NaOH$ trung hòa hết $H_2SO_4$ dư)
$n_{NạOH} = 0,03.0,5 = 0,015(mol)$
$2NaOH + H_2SO_4 → Na_2SO_4 + 2H_2O$
$⇒ n_{H_2SO_4(dư)} = 0,0525 – 3a – b = \dfrac{n_{NaOH}}{2} = 0,0075(mol)$
$⇒ 3a + b = 0,045(1)$
– Khi dùng 380 ml dung dịch NaOH 0,5M thì kết tủa không đổi ( $Al(OH)_3$ đã bị hòa tan hết)
$n_{NaOH} = 0,38.0,5 = 0,19(mol)$
$2NaOH + CuSO_4 → Cu(OH)_2 + Na_2SO_4$
$8NaOH + Al_2(SO_4)_3 → 2NaAlO_2 + 4H_2O + 3Na_2SO_4$
Ta có :
$n_{NaOH} = 2n_{H_2SO_4(dư)} + 2n_{CuSO_4} + 8n_{Al_2(SO_4)_3}$
$⇒ 2.0,0075 + 2b + 8(0,01+a) = 0,19$
$⇔ 8a + 2b = 0,095(2)$
Từ (1) và (2) suy ra $a = 0,0025 ; b = 0,0375$
Suy ra: $m_A=m_{Al}+m_{Al_2O_3}+m_{CuO}=0,02.27+0,0025.102+0,0375.80=3,795(gam)$
Vậy :
$\%m_{Al} = \dfrac{0,02.27}{3,795}.100\% = 14,23\%$
$\%m_{Al_2O_3} = \dfrac{0,0025.102}{3,795}.100\% = 6,72\%$
$\%m_{CuO} = \dfrac{0,0375.80}{3,795}.100\% = 79,05\%$