2.1. Trong phòng thí nghiệm, khi chlorine được điều chế và thu vào bình mô phỏng như Hình 2.Hình

Câu hỏi số 978403:

Vận dụng

2.1. Trong phòng thí nghiệm, khi chlorine được điều chế và thu vào bình mô phỏng như Hình 2.

Hình 2. Điều chế khi chlorine

a) Hãy xác định và giải thích vai trò của các dung dịch trong bình (1), bình (2).

b) Vì sao phải đặt bông tẩm dung dịch sodium hydroxide ở miệng bình tam giác?

c) Cho 11,61 gam hỗn hợp X gồm magnesium và aluminium tác dụng với khí chlorine, sau một thời gian thu được 39,30 gam chất rắn Y. Cho toàn bộ Y vào binh chứa dung dịch hydrochloric acid dư, toàn bộ khí thoát ra được dẫn tiệp qua ông sử chứa 23,04 gam bột copper (II) oxide nung nóng. Sau một thời gian lấy chất rắn trong ông ra đem cân thì thấy nặng 20,544 gam. Biết rằng có 80% lượng khí hydrogen đã tham gia phản ứng. Hãy tính phần trăm về khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X.

2.2. Đất hiểm (Rare Earth Elements - REE) được xem là “vàng của thế kỷ XXI” nhờ vai trò đặc biệt quan trọng trong cong nghệ cao, sản xuất xe điện, tua-bin gió và công nghiệp quốc phòng. Nam châm neodymium (nam châm đất hiếm) là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất hiện nay, được chế tạo từ hợp kim X chứa nguyên tố đất hiếm neodymium (Nd). Kết quả phân tích thành phần của X cho thây phần trăm khối lượng neodymium (Nd) chiếm 26,39%; boron (B) chiêm 1,02%; phần còn lại là nguyên tố R (R là kim loại có trong một loại quặng dưới dạng oxide có công thúc R₂O_n).

Để xác định kim loại R, người ta hòa tan hoàn toàn 3,20 gam oxide R₂O_n trên bằng một lượng vừa đur dung dịch sulfuric acid 10%. Sau khi phản ứng kết thúc, thu được dung dịch muối có nồng độ 12,9%. Sau đó cô đặc dung dịch muôi rôi làm lạnh, thu được 7,868 gam tinh thể muối với hiệu suất kết tinh đạt 70%.

a) Hãy xác định kim loại R, công thức của oxide và tinh thể muôi thu được sau quá trình kết tinh.

b) Xác định công thức hóa học của X, biết răng phân tử khối của X bằng 1083 amu.

c) Một cặp nam châm neodymium trong ổ cứng 3.5 inch chứa 14,0 gam kim loại R. Để sản xuất được 100 000 nam châm neodymium thì cần bao nhiêu tấn quặng trên? Biết rằng R₂O_n chiếm 85% khối lượng của quặng, hiệu suất của quá trình chuyển hoá R2On thành R là 80%.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:978403

Phương pháp giải

2.1 a), b)Phương pháp thu khí Cl₂ trong phòng thí nghiệm

c) Sơ đồ tóm tắt:

$11,61\left\{ \begin{array}{l} {Mg} \\ {Al} \end{array} \right.\overset{+ Cl_{2}}{\rightarrow}39,3(g)cran\left\{ \begin{array}{l} {MgCl_{2},AlCl_{3}} \\ {Mg,Al} \end{array} \right.\overset{+ HCldu}{\rightarrow}\left\{ \begin{array}{l} {H_{2}\underset{H = 80\%}{\overset{+ 23,04(g)CuO}{\rightarrow}}20,544(g)} \\ {dd\left\{ \begin{array}{l} {MgCl_{2}} \\ {AlCl_{3}} \\ {HCl(du)} \end{array} \right.} \end{array} \right.$

Bảo toàn nguyên tố

Bảo toàn electron.

Bảo toàn khối lượng ⟹ m_Cl2phản ứng

2.2 Sơ đồ tóm tắt:

Hợp kim X $\left\{ \begin{array}{l} {Nd:26,39\%} \\ {B:1,02\%} \\ R \end{array} \right.$

$3,2(g)R_{2}O_{n}\overset{H_{2}SO_{4}10\%(vdu)}{\rightarrow}ddR_{2}{(SO_{4})}_{n}:12,9\%\underset{H = 70\%}{\overset{co\, can}{\rightarrow}}7,868(g)$

R₂O_n + nH₂SO₄ ⟶ R₂(SO₄)_n + H₂O

Giả sử 1 mol R₂O phản ứng vừa đủ với dung dịch H₂SO₄ 10%

⟹ m_{dung dịch H2SO4 10% vừa đủ} là

Khối lượng dung dịch muối: $m_{R_{2}O_{n}} + m_{dd\, H_{2}SO_{4}}$

Dung dịch muối sau có nồng độ 12,9% ⟹ Biện luận R theo n

Đặt công thức muối kết tinh

b) Đặt công thức chung của X là R_xNd_yB_z

$\begin{array}{l} {x = \dfrac{\% R.M}{M_{R}.100\%}} \\ {y = \dfrac{\% Cd.M}{144.100\%}} \\ {z = \dfrac{1083 - x.M_{R} - y.144}{11}} \end{array}$

⟹ Công thức hoá học của X

Giải chi tiết

2.1

a) Khí Cl₂ sinh ra thoát ra khỏi bình cầu thường bị lẫn hai tạp chất là HCl và hơi nước. Do đó, cần loại bỏ các khí này để thu được Cl₂ tinh khiết và khô.

Bình 1 đựng dung dịch NaCl bão hoà: giữ lại khí HCl có lẫn trong dòng khí Cl₂, do HCl dễ tan trong nước tạo thành dung dịch acid.

Bình 2 đựng dung dịch H₂SO₄: hơi nước được giữ lại nhờ tính báo nước cực kì mạnh của H₂SO₄ đặc mà không có phản ứng hoá học với Cl₂. Khí đi ra khỏi bình 2 là khí Cl₂.

b) Bông tẩm NaOH đặt ở miệng bình tam giác thu khí Cl₂ có tác dụng ngăn cho khí Cl₂ thoát ra ngoài môi trường phòng thí nghiệm gây ngộ độc cho người thực hành. Khi Cl₂ tiếp xúc với bông tẩm NaOH xảy ra phản ứng:

Cl₂ + 2NaOH ⟶ NaCl + NaClO + H₂O

c) Sơ đồ tóm tắt:

Bảo toàn khối lượng cho sơ đồ: M + Cl₂ ⟶ Hỗn hợp chất rắn sau

$\left. m_{KL} + m_{Cl_{2}} = m_{Cran}\Rightarrow m_{Cl_{2}} = 39,3 - 11,61 = 27,69(g) \right.$

$n_{Cl_{2}} = \dfrac{27,69}{71} = 0,39(mol)$

H₂ + CuO $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$ Cu + H₂O

⟹ Khối lượng chất rắn giảm = Khối lượng O trong oxide phản ứng

$n_{H_{2}} = n_{O} = \dfrac{23,04 - 20,544}{16} = 0,156(mol)$

Có 80% lượng khí H₂ tham gia phản ứng với CuO ⟹ $n_{H_{2}} = \dfrac{0,156}{80\%} = 0,195(mol)$

Bán phản ứng oxi hoá khử

$M{{g}^{0}}\xrightarrow{{}}M{{g}^{2+}}+2e$	$C{{l}_{2}}+2e\xrightarrow{{}}2C{{l}^{-}}$
$A{{l}^{o}}\xrightarrow{{}}A{{l}^{3+}}+3e$	$2{{H}^{+}}+2e\xrightarrow{{}}{{H}_{2}}$

Bảo toàn electron: Σn_{e nhường} = Σn_{e nhận}

$\left. 2.n_{Mg} + 3n_{Al} = 2n_{Cl_{2}} + 2n_{H_{2}}\Rightarrow 2.n_{Mg} + 3n_{Al} = 0,39.2 + 0,195.2(*) \right.$

$m_{KL} = 24.n_{Mg} + 27.n_{Al} = 11,61(**)$

$\left. \overset{(*),(**)}{\rightarrow}\left\{ \begin{array}{l} {n_{Mg} = 0,18} \\ {n_{Al} = 0,27} \end{array} \right.(mol)\Rightarrow\left\{ \begin{array}{l} {\% m_{Mg} = \dfrac{0,18.24}{11,61}.100\% \approx 37,21\%} \\ {\% m_{Al} = 100\% - 37,21\% = 62,79\%} \end{array} \right. \right.$

2.2 Sơ đồ tóm tắt:

Hợp kim X $\left\{ \begin{array}{l} {Nd:26,39\%} \\ {B:1,02\%} \\ R \end{array} \right.$

$3,2(g){{R}_{2}}{{O}_{n}}\xrightarrow{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}10%(vdu)}dd{{R}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{n}}:12,9%\xrightarrow[H=70%]{co\,can}7,868(g)$

R₂O_n + nH₂SO₄ ⟶ R₂(SO₄)_n + H₂O

Giả sử 1 mol R₂O phản ứng vừa đủ với dung dịch H₂SO₄ 10%

⟹ m_{dung dịch H2SO4 10% vừa đủ} là $\dfrac{98.n.100\%}{10\%} = 980n(g)$

Khối lượng dung dịch muối: $m_{R_{2}O_{n}} + m_{dd\, H_{2}SO_{4}} = (2R + 16n) + 980n = 2R + 996n(g)$

Dung dịch muối sau có nồng độ 12,9% ⟹ $\dfrac{2R + 96n}{2R + 996n}.100\% = 12,9\%\left| \begin{array}{l} {n = 3} \\ {R = 56(Fe)} \end{array} \right.$

⟹ Kim loại R là Fe, oxide là Fe₂O₃

Đặt công thức muối kết tinh có dạng Fe₂(SO₄)₃.xH₂O

${{n}_{F{{e}_{2}}{{O}_{3}}}}=\dfrac{3,2}{160}=0,02(mol)\xrightarrow{ket\,tinh,H=70%}{{n}_{F{{e}_{2}}(S{{O}_{4}}).x{{H}_{2}}O}}=0,02.70%=0,014(mol)$

m_{muối kết tinh} = 0,014.(400 + 18x) = 7,868 ⟹ x = 9

Vậy công thức muối kết tinh là Fe₂(SO₄)₃.9H₂O

b) Đặt công thức chung của X là Fe_xNd_yB_z

$\begin{array}{l} {x = \dfrac{\% Fe.M}{56.100\%} = \dfrac{72,79\%.1083}{56.100\%} \approx 14;} \\ {y = \dfrac{\% Cd.M}{144.100\%} = \dfrac{26,39\%.1083}{144.100\%} \approx 2} \\ {z = \dfrac{1083 - x.56 - y.144}{11} = \dfrac{1083 - 14.56 - 2.144}{11} = 1} \end{array}$

⟹ Công thức hoá học của X là Fe₁₄Nd₂B

Tham Gia Group Dành Cho Học Sinh Lớp 9 - Ôn Thi Vào Lớp 10

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com . Học online tại nhà cũng giáo viên giỏi từ trường TOP đầu cả nước. 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. Phụ huynh và học sinh tham khảo chi tiết khoá học tại: Link