Hòa tan 33,75 gam kim loại M trong dung dịch HNO3 loãng , dư thu được 16,8 lít khí X (đktc) gồm 2 khí không màu hóa nâu trong không khí có tỉ khối hơi so với hidro bằng 17,8.
a) Cho biết tên kim loại M ?
b) Nếu dùng dung dịch HNO3 2Mvaf lấy dư 25% thì thể tích dung dịch cần lấy là bao nhiêu ?
Hòa tan 33,75 gam kim loại M trong dung dịch HNO3 loãng , dư thu được 16,8 lít khí X (đktc) gồm 2 khí không màu hóa nâu trong không khí có tỉ khối hơi
By Emery
Đáp án:
a) Kim loại M là nhôm (Al)
b) 3 lít
Giải thích các bước giải:
Khí không màu, hóa nâu trong không khí là NO.
Tỉ khối khí của hỗn hợp khí so với hidro là 17,8 nên $M_{\text{ khí}} = 17,8.2 = 35,6$.
Mà $M_{NO} = 30 < 35,6$ nên khí không màu còn lại có M > 35,6 → khí đó là $N_2O$
Sơ đồ phản ứng: M + $HNO_3$→ Muối + NO, $N_2O + H_2O$
Gọi số mol của NO và $N_2O$ lần lượt là x và y mol.
Ta có: x + y = 0,75 (1)
30x + 44y = 36,5.0,75 (2)
Từ (1) và (2) suy ra: x = 0,45 và y = 3
Bảo toàn electron:
$n.{n_M} = 3{n_{NO}} + 8{n_{{N_2}O}} \to {n_M} = \frac{{0,45.3 + 0,3.8}}{n} = \frac{{3,75}}{n}\,\,mol$
$ \to {M_M} = \frac{{33,75}}{{3,75}}.n = 9n$
Ứng với n = 3 , $M_M = 27$ nên kim loại M là Al.
b) Ta có: $n_{Al} = 1,25\ mol = n_{Al(NO_3)_3}$
Bảo toàn nguyên tố N:
$n_{HNO_3} = 3n_{Al(NO_3)3} + n_{NO} + n_{N_2O} = 3.1,25 + 0,45 + 2.0,3 = 4,8$
Thể tích $HNO_3$ phản ứng là: V=4,8/2 = 2,4 lít
Mà, dung dịch $HNO_3$ lấy dư 25% nên thể tích $HNO_3$ đem dùng là
$V_{HNO_3}$ = 2,4.125%=3 lít
M(hỗn hợp khí)=17.8×2=35.6
Chất khí có thể sinh ra: N2,N2O,NO,NO2
+ Hóa nâu ngoài không khí => 1 chất phải là NO
M(NO)=30=> Chất khí còn lại có M>35.5
Chất khi còn lại là N2O
Gọi số mol của NO, N2O lần lượt là a và b ta có
a+b=0.75 mol(1)
(30a+44b)/(a+b)=35.6(2)
Từ (1) và (2) => a=0.45 mol; b=0.3 mol
Bảo toàn e
M-ne=> M n+
N+5 +3e= N+2
2N+5+ 8e=> 2N+1
Số mol e nhận =8n(N2O)+3NnO=2.4+1.35=3.75 mol
Số mol kim loại M= 3.75/n
Hay 33.75/M=3.75/n=> M/n=9
Sản phẩm sau phản ứng có Al3+, NO3-
nAl3+= nAl=1.25 mol
Số mol nguyên tử N trong khí = 2.nN2O+nNO=2×0.3+0.45=1.05