Để m gam hỗn hợp X gồm Al, Mg và Fe trong không khí, sau một thời gian thu được 27 gam rắn Y.

Câu hỏi số 395283:

Vận dụng cao

Để m gam hỗn hợp X gồm Al, Mg và Fe trong không khí, sau một thời gian thu được 27 gam rắn Y. Hòa tan hoàn toàn Y vào hỗn hợp T gồm H₂SO₄ và HNO₃ có tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 0,25 thì thu được dung dịch Z chỉ chứa muối sunfat trung hòa và 3,48 gam hỗn hợp khí T chỉ chứa 4 khí là sản phẩm khử của N⁺⁵. Trong T, oxi chiếm 25% tổng số nguyên tử. Dung dịch Z phản ứng được tối đa với 0,85 mol Ba(OH)₂ thu được 227,34 gam kết tủa A. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 28,6.

B. 22,7.

C. 26,4.

D. 21,9.

Đáp án đúng là: D

Phương pháp giải

Trong hỗn hợp khí T, oxi chiếm 25% số nguyên tử, nên nito chiếm 75% số nguyên tử. Do đó có thể quy đổi hỗn hợp khí T thành N₃O

Sơ đồ hóa bài toán:

Giả sử 27 gam chất rắn Y có chứa y gam kim loại và z mol O.

16H⁺ + 3NO₃^- + 13e → N₃O + 8H₂O

Ta có: n_H+ = 2,25x = 16.n_N3O + 10.n_NH4+ + 2.n_{O (trong Y)}

Nếu cho dung dịch Z phản ứng vừa đủ với Ba(OH)₂ thì thu được 227,34 + 78.2.(0,85-x) gam kết tủa gồm:

{x mol BaSO₄; OH^- có số mol n_OH- = n_{điện tích kim loại} = 1,75x + 0,18 (mol); y gam kim loại}

Lập các phương trình về khối lượng Y, số mol H⁺ và khối lượng kết tủa, từ đó tìm được x, y và z.

Giải chi tiết

Đặt n_H2SO4 = x mol và n_HNO3 = 0,25x mol

Trong hỗn hợp khí T, oxi chiếm 25% số nguyên tử, nên nito chiếm 75% số nguyên tử. Do đó có thể quy đổi hỗn hợp khí T thành N₃O → n_N3O = 3,48 : 58 = 0,06 mol

Sơ đồ hóa bài toán:

Bảo toàn nguyên tố N ta có: n_{NH4+ (dung dịch Z)} = 0,25x - 0,06.3 = 0,25x - 0,18 (mol)

Dung dịch Z phản ứng được tối đa với 0,85 mol Ba(OH)₂ thu được 227,34 gam kết tủa A.

Kết tủa A chứa BaSO₄, Mg(OH)₂, Fe(OH)_a

Bảo toàn nhóm SO₄^2- ta có: n_BaSO4 = n_H2SO4 = x mol

Bảo toàn nguyên tố Ba ta có: n_Ba(AlO2)2 = 0,85 - x (mol)

Giả sử 27 gam chất rắn Y có chứa y gam kim loại và z mol O.

⟹ y + 16z = 27 (1)

16H⁺ + 3NO₃^- + 13e → N₃O + 8H₂O

Ta có: n_H+ = 2,25x = 16.n_N3O + 10.n_NH4+ + 2.n_{O (trong Y)} = 16. 0,06 + 10. (0,25x - 0,18) + 2z

→ -0,84 + 0,25x + 2z = 0 (2)

Nếu cho dung dịch Z phản ứng vừa đủ với Ba(OH)₂ thì thu được 227,34 + 78.2.(0,85-x) gam kết tủa gồm:

{x mol BaSO₄; OH^- có số mol n_OH- = n_{điện tích kim loại} = 1,75x + 0,18 (mol); y gam kim loại}

→ 233x + 17.(1,75x + 0,18) + y = 227,34 + 78.2.(0,85 - x)

→ 418,75x + y = 356,88 (3)

Giải hệ (1), (2) và (3) ta tìm được x = 0,8 mol; y = 21,88 gam và z = 0,32 mol

Do đó m = y = 21,88 gam. Giá trị của m gần nhất với giá trị 21,9.

Xem lời giải Hỏi đáp / Thảo luận

Câu hỏi:395283

Tham Gia Group Dành Cho 2K7 luyện thi Tn THPT - ĐGNL - ĐGTD

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Lộ Trình Sun 2025 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi TN THPT & ĐGNL; ĐGTD) tại Tuyensinh247.com. Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.