Hỗn hợp `X` gồm `Zn`, `Na,` `Na_2O` và `BaO` ( trong đó oxi chiếm `10,19%` khối lượng của `X` ). Hòa tan hoàn toàn `m` gam `X` vào nước dư , thu được dung dịch `Y` và `448ml` khí `H_2` (đktc). Cho từ từ đến hết `20ml` dung dịch chứa `H_2SO_4` `3M` và `HCl` `0,5M` vào dung dịch `Y` , thu được `9,815g` hỗn hợp kết tủa và dung dịch `Z` chỉ có chứa `3,52g` hỗn hợp các muối clorua và muối sunfat trung hòa . Xác định giá trị của `m` và thành phần `%` khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp `X`. Viết sơ đồ phản ứng + tất cả bằng ion hết ạa ._.
Đáp án:
$\% {m_{Zn}} = 8,28\% ;\% {m_{Na}} = 5,86\% ;\% {m_{N{a_2}O}} = 8\% ;\% {m_{BaO}} = 77,86\% $
$ {m_X} = 7,85g$
Giải thích các bước giải:
Sơ đồ phản ứng:
$X\left\{ \begin{gathered}
Zn:a \hfill \\
Na:b \hfill \\
N{a_2}O:c \hfill \\
BaO:d \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + {H_2}O}}\left\{ \begin{gathered}
Y\left\{ \begin{gathered}
N{a^ + } \hfill \\
B{a^{2 + }} \hfill \\
ZnO_2^{2 – } \hfill \\
O{H^\_} \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow[{HCl:0,01}]{{{H_2}S{O_4}:0,06}}\left\{ \begin{gathered}
9,815g\left\{ \begin{gathered}
BaS{O_4} \hfill \\
Zn{(OH)_2} \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
3,52gZ\left\{ \begin{gathered}
N{a^ + } \hfill \\
SO_4^{2 – } \hfill \\
C{l^ – } \hfill \\
Z{n^{2 + }} \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
\end{gathered} \right. \hfill \\
{H_2}:0,02mol \hfill \\
\end{gathered} \right.$
${n_{BaS{O_4}}} = d \Rightarrow {n_{SO_4^{2 – }(Z)}} = 0,06 – d$
Bảo toàn nguyên tố $Na$: ${n_{N{a^ + }(Z)}} = {n_{Na}} + 2{n_{N{a_2}O}} = b + 2c$
${n_{C{l^ – }}} = {n_{HCl}} = 0,1mol$
Bảo toàn điện tích dung dịch Z: $2{n_{SO_4^{2 – }(Z)}} + {n_{C{l^ – }}} = {n_{N{a^ + }}} + 2{n_{Z{n^{2 + }}}}$
$ \Rightarrow {n_{Z{n^{2 + }}}} = \dfrac{{2(0,06 – d) + 0,01 – (b + 2c)}}{2} = 0,065 – d – c – 0,5b$
$ \Rightarrow {m_Z} = {m_{N{a^ + }}} + {m_{C{l^ – }}} + {m_{SO_4^{2 – }}} + {m_{Z{n^{2 + }}}} = 3,52$
⇒ $23(b + 2c) + 0,355 + 96(0,06 – d) + 65.(0,065 – d – c – 0,5b) = 3,52$
$ \Rightarrow 9,5b + 19c + 161d = 6,82$ (1)
Bảo toàn nguyên tố $Zn$: ${n_{Zn}} = {n_{Zn{{(OH)}_2}}} + {n_{Z{n^{2 + }}(Z)}} \Rightarrow {n_{Zn{{(OH)}_2}}} = a + 0,5b+c+d-0,065$
$ \Rightarrow {m_ \downarrow } = {m_{BaS{O_4}}} + {m_{Zn{{(OH)}_2}}} = 9,815$
$ \Rightarrow 233d + 99(a + 0,5b + c + d – 0,065) = 9,815$
$ \Rightarrow 99a + 49,5b + 99c + 332d = 16,25$ (2)
$\% {m_O} = \dfrac{{16(c + d)}}{{65a + 23b + 62c + 153d}}.100\% = 10,19\% $
$ \Rightarrow 6,6235a + 2,3437b – 9,6822c – 0,4093d = 0$ (3)
Bảo toàn electron: $2{n_{Zn}} + {n_{Na}} = 2{n_{{H_2}}} \Rightarrow 2a + b = 0,04$ (4)
Từ (1), (2), (3) và (4) $ \Rightarrow \left\{ \begin{gathered}
a = 0,01 \hfill \\
b = 0,02 \hfill \\
c = 0,01 \hfill \\
d = 0,04 \hfill \\
\end{gathered} \right.$
$ \Rightarrow {m_X} = 0,01.65 + 0,02.23 + 0,01.62 + 0,04.153 = 7,85g$
$\begin{gathered}
\Rightarrow \% {m_{Zn}} = \dfrac{{0,01.65}}{{7,85}}.100\% = 8,28\% \hfill \\
\% {m_{Na}} = \dfrac{{0,02.23}}{{7,85}}.100\% = 5,86\% \hfill \\
\% {m_{N{a_2}O}} = \dfrac{{0,01.62}}{{7,85}}.100\% = 8\% \hfill \\
\end{gathered} $
$\% {m_{BaO}} = 100 – 8,28 – 5,86 – 8 = 77,86\% $