Một hỗn hợp gồm Na, Al, Fe. Tiến hành các thí nghiệm sau.
TN1: Cho hỗn hợp vào nước, có V lít khí thoát ra.
TN2: Cho hỗn hợp vào dung dịch NaOH dư, thấy thoát ra 7/4V lít khí.
TN3: Cho hỗn hợp vào dung dịch HCl dư đến phản ứng xong, thấy thoát ra 9/4V lít khí.
a) Viết phương trình phản ứng và giải thích.
b) Tính thành phần % mỗi kim loại trong hỗn hợp.
c) Nếu vẫn giữ nguyên lượng Al, còn thay Na và Fe bằng một kim loại nhóm 2 có khối lượng bằng 1/2 tổng khối lượng Na và Fe, sau đó cũng cho hỗn hợp vào dung dịch HCl dư cho đến phản ứng xong, cũng thấy thoát ra 9/4V lít khí. Xác định tên kim loại nhóm 2 (không được dùng kết quả % của câu b).
Các thể tích đều đo ở cùng điều kiện.
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
$a.$
Vì thể tích khí sinh ra ở thí nghiệm 1 nhỏ hơn ở thí nghiệm 2 nên ở thí nghiệm 1,Al dư
$2Na + 2H_2O → 2NaOH + H_2$
$2Na + 2Al + 2H_2O → 2NaAlO_2 + 3H_2$
Ở thí nghiệm 2 :
$2Na + 2H_2O → 2NaOH + H_2$
$2Al + 2NaOH + 2H_2O → 2NaAlO_2 + 3H_2$
Ở thí nghiệm 3 :
$2Na + 2HCl → 2NaCl + H_2$
$2Al + 6HCl → 2AlCl_3 + 3H_2O$
$Fe + 2HCl → FeCl_2 + H_2$
$b/$
Coi $V = 22,4(lít)$
Gọi $n_{Na} = x(mol)$
Theo phương trình ở thí nghiệm 1 , ta có :
$n_{NaOH} = n_{Na} = x(mol)$
$⇒ n_{H_2} = \dfrac{n_{Na}}{2} + \dfrac{3n_{NaOH}}{2} = 0,5x + 1,5x = 2x$
$⇔ 2x = \dfrac{22,4}{22,4} = 1 ⇔ x = 0,5$
Theo phương trình ở thí nghiệm 2 , ta có :
$\dfrac{3}{2}n_{Al} + \dfrac{1}{2}n_{Na} = n_{H_2} = \dfrac{7.22,4}{4.22,4} = 1,75(mol)$
$⇒ n_{Al} = (1,75-\dfrac{0,5}{2}).\dfrac{2}{3} = 1(mol)$
Theo phương trình thí nghiệm 3 , ta có :
$n_{H_2} = \dfrac{n_{Na}}{2} + \dfrac{3n_{Al}}{2} + n_{Fe}$
$⇒ n_{Fe} = \dfrac{9.22,4}{4.22,4} – \dfrac{0,5}{2} – \dfrac{3.1}{2} = 0,5(mol)$
Ta có :
$m_{hh} = 0,5.23 + 1.27 + 0,5.56 = 66,5(gam)$
Vậy :
$\%m_{Na} = \dfrac{0,5.23}{66,5}.100\% =17,29\%$
$\%m_{Al} = \dfrac{1.27}{66,5}.100\% = 40,6\%$
$\%m_{Fe} = 100\% – 17,29\% – 40,6\% = 42,11\%$
$c/$
Gọi $n_{Na} = x(mol) ; n_{Fe} = y(mol)$
Gọi kim loại cần tìm là R có hóa trị II
có : $m_R = \dfrac{23x+56y}{2}(gam)$
Khi thay $Na,Fe$ bằng R mà thể tích không đổi
$⇒ n_R = 0,5n_{Na} + n_{Fe} = 0,5x + y(mol)$
$⇒ M_R = \dfrac{23x+56y}{2(0,5x+y)} = \dfrac{x.23+28.2y}{x+2y}$
Vậy $M_R$ là giá trị trung bình của 23 và 28
$⇒ 23<M_R<28$
$⇒ R = 24(Magie)$ thì thỏa mãn