Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M ( hóa trị không đổi) trong dung dịch HCl

Câu hỏi số 265228:

Vận dụng

Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M ( hóa trị không đổi) trong dung dịch HCl dư, thu được 1,008 lít khí (đktc) và dung dịch chứa 4,575 gam muối.

1. Tính khối lượng m.

2. Hòa tan hết m gam hỗn hợp A trong dung dịch chứa đồng thời hai axit: HNO₃ ( đặc) và H₂SO₄ ( khi đun nóng) thu được 1,8816 lít hỗn hợp B gồm 2 khí (đktc). Tỉ khối của hỗn hợp B so với H₂ bằng 25,25. Xác định kim loại M biết rằng trong dung dịch tạo thành không chứa muối amoni.

Phương pháp giải

1. Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố H ta có:

n_HCl = 2n_H2 = ? mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m_A + m_HCl = m _muối + m_H2

=> m_HCl = m _muối+ m_H2 – m_A = ? (gam)

2. Hỗn hợp khí B là CO₂ và SO₂. Dùng quy tắc đường chéo, tính ra được từng số mol CO₂; SO₂

Đặt số mol của Fe và M lần lượt là x và y (mol)

- Khi cho hỗn hợp tác dụng với HCl:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

x x (mol)

M + nHCl → MCl_n+ 0,5nH₂

y 0,5ny (mol)

- Khi cho hỗn hợp tác dụng với HNO₃ đặc và H₂SO₄ đặc:

Ta có các bán phản ứng oxi hóa – khử:

Fe → Fe³⁺ + 3e

x 3x

M → Mⁿ⁺ + ne

y ny

S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴ (SO₂)

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴ (NO₂)

Lập phương trình với số mol H₂ => đượcphương trình (1)

Dùng bảo toàn e: n_e(nhường) = n_{e( nhận)} => được phương trình (2)

Từ (1) và (2) ta giải ra được x = ? và ny = ?

Mặt khác: m_A = m_Fe + m_M => mối quan hệ giữa M và n

Cho n = 1, 2, 3 => tìm được M

Giải chi tiết

\(m(g)A\left\{ \begin{gathered}
Fe \hfill \\
M \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + HCl}}4,575(g)\,muoi\left\{ \begin{gathered}
MC{\operatorname{l} _n} \hfill \\
FeC{l_2} \hfill \\
\end{gathered} \right. + 0,045\,mol\,{H_2}\)

1. Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố H ta có:

n_HCl = 2n_H2 = 2.0,045 = 0,09 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m_A + m_HCl = m _muối + m_H2

=> m = m _muối+ m_H2 – m_A = 4,575 + 0,045.2 – 0,09.36,5 = 1,38 (gam)

Số mol của khí thu được sau phản ứng là: \({n_B} = \frac{{1,008}}{{22,4}} = 0,084(mol)\)

Do cho kim loại phản ứng với H₂SO₄ đặc và HNO₃ đặc nên khí sinh ra là SO₂ và NO₂.

Áp dụng phương pháp đường chéo ta có:

SO₂: 64 4,5

50,5

NO₂: 46 13,5

\( \to \frac{{{n_{S{O_2}}}}}{{{n_{N{O_2}}}}} = \frac{{4,5}}{{13,5}} = \frac{1}{3} \to \left\{ \begin{gathered}
{n_{S{O_2}}} = 1.\frac{{0,084}}{4} = 0,021(mol) \hfill \\
{n_{N{O_2}}} = 3.\frac{{0,084}}{4} = 0,063(mol) \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

Đặt số mol của Fe và M lần lượt là x và y (mol)

- Khi cho hỗn hợp tác dụng với HCl:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

x x (mol)

M + nHCl → MCl_n+ 0,5nH₂

y 0,5ny (mol)

n_H2 = 0,045 => x + 0,5ny = 0,045 (1)

- Khi cho hỗn hợp tác dụng với HNO₃ đặc và H₂SO₄ đặc:

Ta có các bán phản ứng oxi hóa – khử:

Fe → Fe³⁺ + 3e

x 3x

M → Mⁿ⁺ + ne

y ny

S⁺⁶ + 2e → S⁺⁴ (SO₂)

0,021 0,042

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴ (NO₂)

0,063 0,063

Áp dụng định luật bảo toàn electron ta có: 3x + ny = 0,042 + 0,063 hay 3x + ny = 0,105 (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình sau:

\(\left\{ \begin{gathered}
x + 0,5ny = 0,045 \hfill \\
3x + ny = 0,105 \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
x = 0,015 \hfill \\
ny = 0,06(3) \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

Mặt khác: m_A = m_Fe + m_M => 1,38 = 0,015.56 + My => My = 0,54(4)

Từ (3) và (4) suy ra M = 9n

Ta có bảng sau:

Vậy kim loại M là nhôm, kí hiệu là Al.

Xem lời giải Hỏi đáp / Thảo luận

Câu hỏi:265228

Tham Gia Group Dành Cho 2K11 Chia Sẻ, Trao Đổi Tài Liệu Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 8 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách (Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều). Cam kết giúp học sinh lớp 8 học tốt, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.