Bài 5(VDC) : (2,0 điểm) Hỗn hợp X gồm Fe, Cu. Hòa tan hoàn toàn 20,48g hỗn hợp X trong m gam dung

Câu hỏi số 275177:

Vận dụng cao

Bài 5(VDC) : (2,0 điểm) Hỗn hợp X gồm Fe, Cu. Hòa tan hoàn toàn 20,48g hỗn hợp X trong m gam dung dịch H₂SO₄ 96% đun nóng thu được dung dịch Y, khí SO₂ (sản phẩm khử duy nhất) và 1 kim loại không tan có khối lượng bằng 18,75% so với X. Để hấp thụ hết lượng SO₂ sinh ra cần dùng vừa đủ 200 ml dung dịch Ba(OH)₂ 1M thu được 26,04g kết tủa. Cho các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

a. Tính m và thành phần % khối lượng Cu trong 20,48g X

b. Chia dung dịch Y thành 2 phần bằng nhau :

- Phần 1 : Làm mất màu vừa đủ V ml dung dịch KMnO₄ 0,25M trong môi trường H₂SO₄ loãng. Tính V

- Phần 2: Nhúng thanh kim loại Zn vào , sau một thời gian thấy thanh kim loại giảm 0,465g. Tính khối lượng Zn tham gia phản ứng.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:275177

Phương pháp giải

a) X + H₂SO₄ đặc nóng thì cả 2 kim loại Fe và Cu đều phản ứng.

Sản phẩm thu được có 1 kim loại => chắc chắn là Cu và Fe -> Fe²⁺ và axit hết.

=> m_{KL phản ứng} (x mol Fe và y mol Cu)

- Áp dụng định luật bảo toàn electron :

Cu $\rightarrow$ Cu⁺² + 2e

Fe $\rightarrow$ Fe⁺² + 2e

S⁺⁶ + 2e $\rightarrow$ S⁺⁴

=> n_e = 2n_Cu + 2n_Fe = 2n_SO2 => n_SO2

SO₂ hấp thụ vửa đủ trong Ba(OH)₂ : n_Ba(OH)2 > n_BaSO3

Ta xét 2 trường hợp :

+) TH₁ : Ba(OH)₂ dư

Ba(OH)₂ + SO₂ $\rightarrow$ BaSO₃ + H₂O

+) TH₂ : SO₂ hòa tan 1 phần kết tủa

Ba(OH)₂ + SO₂ $\rightarrow$ BaSO₃ + H₂O

BaSO₃ + SO₂ + H₂O $\rightarrow$ Ba(HSO₃)₂

Lập hệ phương trình 2 ẩn để giaỉ bài toán

=> m_Fe(X) , m_Cu

=> %m_Cu(X)

=> Thành phần muối sunfat

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố :

=> n_H2SO4 => m_{dd H2SO4}

Mỗi phần Y gồm có : FeSO₄ và CuSO₄

- Phần 1 : Y + KMnO₄

Áp dụng định luật bảo toàn e :

Fe⁺² $\rightarrow$ Fe⁺³ + 1e

Mn⁺⁷ + 5e $\rightarrow$ Mn⁺²

=> n_e = n_FeSO4 = 5n_KMnO4 => n_KMnO4

=> V_{dd KMnO4}

- Phần 2 : Nhúng thanh kim loại Zn vào :

Theo thứ tự phản ứng, Zn sẽ đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối trước :

Zn + Cu²⁺ $\rightarrow$ Zn²⁺ + Cu

=> m_{KL giảm} = m_Zn – m_Cu < 0,465g (đề bài)

=> Zn phản ứng tiếp với FeSO₄

Zn + FeSO₄ $\rightarrow$ ZnSO₄ + Fe

=> m_{KL giảm}

=> n_{Zn pứ} => m_{Zn pứ}

Giải chi tiết

a) X + H₂SO₄ đặc nóng thì cả 2 kim loại Fe và Cu đều phản ứng.

Sản phẩm thu được có 1 kim loại => chắc chắn là Cu và Fe -> Fe²⁺ và axit hết.

=> m_{KL phản ứng} = 20,48.(100% - 18,75%) = 16,64g (x mol Fe và y mol Cu)

=> 56x + 64y = 16,64g (1)

- Áp dụng định luật bảo toàn electron :

Cu $\rightarrow$ Cu⁺² + 2e

Fe $\rightarrow$ Fe⁺² + 2e

S⁺⁶ + 2e $\rightarrow$ S⁺⁴

=> n_e = 2n_Cu + 2n_Fe = 2n_SO2 => n_SO2 = x + y

SO₂ hấp thụ vửa đủ trong Ba(OH)₂ : n_Ba(OH)2 = 0,2 mol > n_BaSO3 = 0,12 mol

Ta xét 2 trường hợp :

+) TH₁ : Ba(OH)₂ dư

Ba(OH)₂ + SO₂ $\rightarrow$ BaSO₃ + H₂O

Mol 0,12 ¬ 0,12

=> x + y = 0,12 (2)

Từ (1) và (2) => $\left\{\begin{matrix} 56x+64y=16,64\\ x+y=0,12 \end{matrix}\right.$ => x = -1,12 (Loại)

+) TH₂ : SO₂ hòa tan 1 phần kết tủa

Ba(OH)₂ + SO₂ $\rightarrow$ BaSO₃ + H₂O

Mol 0,2 $\rightarrow$ 0,2 $\rightarrow$ 0,2

BaSO₃ + SO₂ + H₂O $\rightarrow$ Ba(HSO₃)₂

Mol (0,2 – 0,12) $\rightarrow$ 0,08

=> n_SO2 = x + y = 0,2 + 0,08 = 0,28 mol (3)

Từ (1) và (3) => $\left\{\begin{matrix} 56x+64y=16,64\\ x+y=0,28 \end{matrix}\right.$ => x = 0,16 ; y = 0,12 mol

=> m_Fe(X) = 0,16.56 = 8,96g => m_Cu = 20,48 – 8,96 = 11,52g

=> %m_Cu(X) = 56,25%

Như vậy muối sunfat gồm : 0,16 mol FeSO₄ và 0,12 mol CuSO₄

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố :

n_S = n_H2SO4 = n_FeSO4 + n_CuSO4 + n_SO2 = 0,16 + 0,12 + 0,28 = 0,56 mol

=> m_H2SO4 = 54,88g => m_{dd H2SO4} = 57,17g

Mỗi phần Y gồm có : 0,08 mol FeSO₄ và 0,06 mol CuSO₄

- Phần 1 : Y + KMnO₄

Áp dụng định luật bảo toàn e :

Fe⁺² $\rightarrow$ Fe⁺³ + 1e

Mn⁺⁷ + 5e $\rightarrow$ Mn⁺²

=> n_e = n_FeSO4 = 5n_KMnO4 => n_KMnO4 = 0,016 mol

=> V_{dd KMnO4} = 0,064 lit = 64 ml

- Phần 2 : Nhúng thanh kim loại Zn vào :

Theo thứ tự phản ứng, Zn sẽ đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối trước :

Zn + Cu²⁺ $\rightarrow$ Zn²⁺ + Cu

Mol 0,06 ¬ 0,06 $\rightarrow$ 0,06

=> m_{KL giảm} = m_Zn – m_Cu = 65.0,06 – 64.0,06 = 0,06g < 0,465g (đề bài)

=> Zn phản ứng tiếp với FeSO₄

Zn + FeSO₄ $\rightarrow$ ZnSO₄ + Fe

Mol a $\rightarrow$ a

=> m_{KL giảm} = 65a – 56a = 0,465 – 0,06

=> a = 0,045 mol

=> n_{Zn pứ} = 0,06 + 0,045 = 0,105 mol

=> m_{Zn pứ} = 6,825g

PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link