hỗn hợp x gồm 3 kim loại ở trạng thái bột là K, Al, Fe được chia làm 3 phần bằng nhau:
– Phần 1: Tác dụng với nước dư tạo ra 4,48 lít khí (dkc)
– Phần 2: Tác dụng với dd KOH dư tạo ra 7,84 lít khí (dkc)
– Phần 3: Hòa tan hoàn toàn trong 0,5 lít dd H2SO4 1,2M tạo ra 10,08 lít khí (dkc) và dd Y.
a. tính khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp x.
b. Cho dd Y tác dụng với dd NaOH dư thu được kết tủa, rửa sạch rồi nung kết tủa trong không khí đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn. Tìm m? (giả thiết các pứng xảy ra hoàn toàn).
Đáp án:
X chứa 11,7 gam K; 16,2 gam Al và 16,8 gam Fe.
Giải thích các bước giải:
Gọi số mol K, Al và Fe trong mỗi phần lần lượt là x, y, z.
Nhận thấy khi cho phần 1 tác dụng với nước và phần 2 tác dụng với KOH thu được lượng khí khác nhau do vậy Al dư với K.
Cho phần 1 tác dụng với nước:
\(2K + 2{H_2}O\xrightarrow{{}}2KOH + {H_2}\)
\(2KOH + 2Al + 2{H_2}O\xrightarrow{{}}2KAl{O_2} + 3{H_2}\)
\({n_{{H_2}}} = \frac{1}{2}{n_K} + \frac{3}{2}{n_{KOH}} = \frac{1}{2}x + \frac{3}{2}x = 2x = \frac{{4,48}}{{22,4}} = 0,2 \to x = 0,1\)
Cho phần 2 tác dụng với KOH dư
\(2K + 2{H_2}O\xrightarrow{{}}2KOH + {H_2}\)
\(2KOH + 2Al + 2{H_2}O\xrightarrow{{}}2KAl{O_2} + 3{H_2}\)
\( \to {n_{{H_2}}} = \frac{1}{2}{n_K} + \frac{3}{2}{n_{Al}} = 0,5x + 1,5y = \frac{{7,84}}{{22,4}} = 0,35{\text{ mol}} \to {\text{y = 0}}{\text{,2}}\)
Cho phần 3 tác dụng với 0,6 mol axit sunfuric thu được 0,45 mol khí hidro.
Vì 0,45 <0,6 nên axit dư
\(2K + {H_2}S{O_4}\xrightarrow{{}}{K_2}S{O_4} + {H_2}\)
\(2Al + 3{H_2}S{O_4}\xrightarrow{{}}A{l_2}{(S{O_4})_3} + 3{H_2}\)
\(Fe + {H_2}S{O_4}\xrightarrow{{}}FeS{O_4} + {H_2}\)
\( \to {n_{{H_2}}} = \frac{1}{2}{n_K} + \frac{3}{2}{n_{Al}} + {n_{Fe}} = 0,5x + 1,5y + z = 0,45{\text{ mol}} \to {\text{z = 0}}{\text{,1}}\)
\( \to {m_K} = 0,1.39 = 3,9{\text{ gam;}}{{\text{m}}_{Al}} = 0,2.27 = 5,4{\text{gam;}}{{\text{m}}_{Fe}} = 0,1.56 = 5,6{\text{ gam}}\)
Vậy trong X chứa 11,7 gam K; 16,2 gam Al và 16,8 gam Fe.
Cho Y tác dụng với NaOH dư chỉ thu được kết tủa là \(Fe{(OH)_2}\) 0,1 mol (vì NaOH dư nên hòa tan kết tủa nhôm).
Nung kết tủa
\(2Fe{(OH)_2} + \frac{1}{2}{O_2}\xrightarrow{{}}F{e_2}{O_3} + 2{H_2}O\)
\( \to {n_{F{e_2}{O_3}}} = \frac{1}{2}{n_{Fe{{(OH)}_2}}} = 0,05{\text{ mol}} \to {\text{m = 0}}{\text{,05}}{\text{.160 = 8 gam}}\)