Hòa tan hoàn toàn 5,68 gam hỗn hợp X gồm kim loại R và kim loại M vào dung dịch hỗn hợp gồm HNO3

Câu hỏi số 420807:

Vận dụng cao

Hòa tan hoàn toàn 5,68 gam hỗn hợp X gồm kim loại R và kim loại M vào dung dịch hỗn hợp gồm HNO₃ và H₂SO₄ đặc nóng, thu được dung dịch Y và 8,064 lít hỗn hợp khí Z (đktc). Khí Z gồm hai khí (trong đó có màu nâu) và có khối lượng 17,64 gam. Chất tan trong Y chỉ gồm các muối trung hòa của kim loại R (hóa trị II) và kim loại M (hóa trị III). Chia dung dịch Y thành hai phần bằng nhau. Cô cạn cẩn thận phần thứ nhất thu được 13,76 gam muối khan T. Thêm dung dịch NaOH đặc, dư vào phần thứ hai, thu được 4,35 gam kết tủa Y₁. Nung Y₁ đến khối lượng không đổi thu được 3 gam chất rắn Y₂. Khi hòa tan Y₂ vào dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng thì không có khí thoát ra. Giả thiết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

(a) Cho biết Z gồm những khí gì? Xác định số mol mỗi khí và phần trăm khối lượng của lưu huỳnh có trong muối khan T.

(b) Xác định hai kim loại R và M.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:420807

Phương pháp giải

(a) Z gồm NO₂ và SO₂. Lập hệ với số mol và khối lượng tính được số mol mỗi khí

- Giả thiết toàn bộ muối khan có chứa NO₃^- và SO₄^2- .Sử dụng bảo toàn điện tích, bảo toàn e và m_muối sẽ tìm được số mol mỗi anion. Từ đó BTNT “S” tìm được n_S.

(b) Chia 2 trường hợp

*Trường hợp 1: Các hiđroxit đều không tan trong NaOH đặc

*Trường hợp 2: Có 1 hiđroxit tan được trong NaOH đặc

Giải chi tiết

(a)

Khí màu nâu là NO₂ ⟹ Z gồm NO₂ (x mol) và SO₂ (y mol)

Giải hệ \(\left\{ \begin{array}{l}{n_Z} = x + y = \frac{{8,064}}{{22,4}}\\{m_Z} = 46{\rm{x}} + 64y = 17,64\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}x = 0,3\\y = 0,06\end{array} \right.\)

\(5,68gX\left\{ \begin{array}{l}R\\M\end{array} \right. + \left\{ \begin{array}{l}HN{O_3}\\{H_2}S{O_4}\end{array} \right. \to dd\,Y\left\{ \begin{array}{l}{R^{2 + }}\\{M^{3 + }}\\N{O_3}^ - \\S{O_4}^{2 - }\end{array} \right. + \left\{ \begin{array}{l}N{O_2}:0,3\\S{O_2}:0,06\end{array} \right. + {H_2}O\)

Giả thiết toàn bộ lượng muối khan có chứa a mol NO₃^- và b mol SO₄^2-

+) m_muối = m_KL + m_NO3- + m_SO42- ⇔ 5,68 + 62a + 96b = 13,76.2 (*)

+) BTĐT → 2n_R²⁺ + 3n_M³⁺ = n_NO3^- + 2n_SO4^2- (1)

Mà áp dụng bảo toàn e → 2n_R²⁺ + 3n_M³⁺ = n_NO2 + 2n_SO2 (2)

Từ (1) (2) → n_NO3^- + 2n_SO4^2- = n_NO2 + 2n_SO2

⟹ a + 2b = 0,3 + 2.0,06 (**)

Giải (*) và (**) được a = 0,12 và b = 0,15

Bảo toàn S → n_S/muối = n_SO4^2- = 0,15 mol

\( \to \% {m_S} = \frac{{0,15.32}}{{13,76.2}}.100\% = 17,44\% \)

(b)

Mỗi phần dd Y có chứa khối lượng ion kim loại là: (m_R²⁺ + m_M³⁺) = ½ m_KL = ½.5,68 = 2,84 gam

Do cho Y₂ vào dd H₂SO₄ đặc không có khí nên Y₂ chỉ chứa các oxit.

Phản ứng nhiệt phân hiđroxit: Hiđroxit → Oxit + H₂O

⟹ m_H2O = 4,35 - 3 = 1,35 gam

⟹ n_H2O = 0,075 mol

*Trường hợp 1: Các hiđroxit đều không tan trong NaOH đặc:

\(2,84g\left\{ {{R^{2 + }},{M^{3 + }}} \right\} + NaOH \to 4,35g{Y_1}\left\{ {R{{\left( {OH} \right)}_2},M{{\left( {OH} \right)}_3}} \right\} \to 3g\left\{ {RO,{M_2}{O_3}} \right\} + {H_2}O\)

Bảo toàn H → n_NaOH = 2n_H2O = 0,15 mol = n_OH^-

Ta thấy: (m_R²⁺ + m_M³⁺) + m_OH^- = 2,84 + 0,15.17 = 5,39 g ≠ 4,35g (loại)

*Trường hợp 2: Có 1 hiđroxit tan được trong NaOH đặc

Giả sử hiđroxit không tan là A(OH)_n

2A(OH)_n \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) A₂O_n + nH₂O

0,15/n ← 0,075 (mol)

Ta có: \({m_{A{{\left( {OH} \right)}_n}}} = \frac{{0,15}}{n}.\left( {A + 17n} \right) = 4,35 \to A = 12n\)

⟹ Nghiệm thỏa mãn là n = 2, A = 24 (Mg)

⟹ R là Mg; n_Mg(OH)2 = 4,35 : 58 = 0,075 mol

Bảo toàn e: 2n_Mg²⁺ + 3n_M³⁺ = ½.(n_NO2 + 2n_SO2) (do chia thành 2 phần)

→ 2.0,075 + 3n_M³⁺ = ½.(0,3 + 2.0,06)

→ n_M³⁺ = 0,02

→ 0,075.24 + 0,02.M = 2,84

→ M = 52 (Cr)

Kết luận R là Mg; M là Cr.

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