Câu hỏi
Hòa tan hoàn toàn 16,85 gam hỗn hợp gồm Al, Cu trong V ml dung dịch H2SO4 10M (đặc, nóng) thu được 9,52 lít khí SO2 (điều kiện chuẩn) là sản phẩm khử duy nhất.
a) Tính khối lượng mỗi kim loại có trong hỗn hợp ban đầu.
b) Tính V biết H2SO4 đã dùng dư 10% so với lượng cần thiết.
Phương pháp giải:
a)
Cách 1: Tính toán theo PTHH
- Đặt ẩn là số mol mỗi kim loại
- Viết PTHH, đặt ẩn vào các PTHH
- Lập hệ 2 phương trình về khối lượng hỗn hợp và số mol khí SO2
- Giải hệ tìm được nghiệm → Khối lượng mỗi kim loại
Cách 2: Áp dụng định luật bảo toàn e
- Đặt ẩn là số mol mỗi kim loại
- Viết quá trình trao đổi e
- Lập hệ 2 phương trình về khối lượng của hỗn hợp và biểu thức bảo toàn e
- Giải hệ tìm được nghiệm → Khối lượng mỗi kim loại
b)
* Tính tổng số mol H2SO4 đã phản ứng dựa theo PTHH
* Thể tích dd H2SO4 cần thiết là: Vcần thiết = n/CM
* Do H2SO4 đã dùng dư 10% so với lượng cần thiết nên thể tích dd H2SO4 đã dùng là:
Vđã dùng = Vcần thiết + 10%.Vcần thiết
Lời giải chi tiết:
a)
Cách 1: Tính toán theo PTHH
Đặt nAl = x và nCu = y (mol)
2Al + 6H2SO4 đặc \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
x → 3x 1,5x (mol)
Cu + 2H2SO4 đặc \(\xrightarrow{{{t^0}}}\) CuSO4 + SO2 + 2H2O
y → 2y y (mol)
Ta có hệ phương trình: \(\left\{ \begin{array}{l}{m_{hh}} = 27{\rm{x}} + 64y = 16,85\\{n_{S{O_2}}} = 1,5{\rm{x}} + y = 0,425\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}x = 0,15\\y = 0,2\end{array} \right.\)
Khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp đầu:
mAl = 0,15.27 = 4,05 (gam); mCu = 0,2.64 = 12,8 (gam)
Cách 2: Áp dụng định luật bảo toàn e
Đặt nAl = x và nCu = y (mol)
*Khối lượng hỗn hợp → 27x + 64y = 16,85 (1)
Quá trình cho - nhận e:
Al0 → Al+3 + 3e S+6 + 2e → S+4
Cu0 → Cu+2 + 2e
Áp dụng bảo toàn e → \(3{n_{Al}} + 2{n_{Cu}} = 2{n_{S{O_2}}}\) → 3x + 2y = 2.0,425 (2)
Giải hệ (1) (2) được x = 0,15 và y = 0,2.
Tính toán tương tự cách 1.
b)
* Tổng số mol H2SO4 đã phản ứng là: nH2SO4 = 3x + 2y = 0,85 (mol)
* Thể tích dd H2SO4 cần thiết là: Vcần thiết = n/CM = 0,85/10 = 0,085 (lít) = 85 (ml)
* Do H2SO4 đã dùng dư 10% so với lượng cần thiết nên thể tích dd H2SO4 đã dùng là:
Vđã dùng = Vcần thiết + 10%.Vcần thiết = 85 + 85.10% = 93,5 (ml)