Câu hỏi
Hòa tan hết 18,6 gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại R (hóa trị 2 không đổi) vào 200 ml dung dịch HCl 3,5M thu được 6,72 lít khí (đktc) và dung dịch B.
Mặt khác nếu cho 2,6 gam kim loại R và 39 ml dung dịch H2SO4 1M thì sau khi phản ứng hoàn toàn vẫn còn dư kim loại.
a) Xác định kim loại R và phần trăm theo khối lượng của Fe, R trong hỗn hợp A.
b) Cho toàn bộ dung dịch B ở trên tác dụng với V lít dung dịch NaOH 2M thì thu được kết tủa, lọc lấy kết tủa rồi nung nóng trong không khí đến khối lượng không đổi được 16,1 gam chất rắn. Biết rằng các phản ứng xảy ra hoàn toàn và toàn bộ lượng muối của Fe trong B đã phản ứng hết với NaOH. Tính giá trị của V.
Phương pháp giải:
a) Nhận thấy: nH(HCl) > 2nH2 ⟹ HCl dư, KL hết
Giả sử 18,6 gam A chứa a mol Fe và b mol R
Tính toán ra được kim loại R
b) Chia 2 trường hợp
Trường hợp 1: Kết tủa R(OH)2 chưa bị hòa tan
Trường hợp 1: Kết tủa R(OH)2 bị hòa tan một phần.
Lời giải chi tiết:
a)
nHCl = 0,2.3,5 = 0,7 mol; nH2 = 0,3 mol
Nhận thấy: nH(HCl) > 2nH2 ⟹ HCl dư, KL hết
Giả sử 18,6 gam A chứa a mol Fe và b mol R
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
a → 2a → a
R + 2HCl → RCl2 + H2
b → 2b → b
(1) mhh = 56a + Rb = 18,6
(2) nH2 = a + b = 0,3
\(\xrightarrow{{\left( 1 \right) - 56 \times \left( 2 \right)}}\)\(\left( {R - 56} \right)b = 1,8 \to b = \frac{{1,8}}{{R - 56}}\)
Nhận thấy: 0 < b < 0,3 ⟹ \(0 < \frac{{1,8}}{{R - 56}} < 0,3 \Leftrightarrow 0,3.\left( {R - 56} \right) > 1,8 \Leftrightarrow R > 62\) (*)
- Khi cho 2,6 gam R phản ứng với 0,039 mol H2SO4:
R + H2SO4 → RSO4 + H2
Do R còn dư nên nR > nH2SO4 ⇔ \(\frac{{2,6}}{R} > 0,039 \Leftrightarrow R < 66,67\)(**)
Từ (*) (**) ⟹ R là kim loại Zn (R = 65)
Thay R = 65 vào (1) ta có \(\left\{ \begin{array}{l}56{\rm{a}} + 65b = 18,6\\a + b = 0,3\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,1\\b = 0,2\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}\% {m_{F{\rm{e}}}} = \frac{{0,1.56}}{{18,6}}.100\% = 30,1\% \\\% {m_{Zn}} = 100\% - 30,1\% = 69,9\% \end{array} \right.\)
b)
Dung dịch B gồm: FeCl2 (0,1 mol); ZnCl2 (0,2 mol) và HCl dư (0,1 mol)
Theo đề bài toàn bộ muối Fe phản ứng hết với NaOH nên ta toàn Fe:
nFe2O3 = ½.nFe = 0,05 mol → mFe2O3 = 8 gam
→ mZnO = 16,1 - 8 = 8,1 gam → nZnO = 0,1 mol
*Trường hợp 1: Kết tủa Zn(OH)2 chưa bị hòa tan
HCl + NaOH → NaCl + H2O
0,1 → 0,1
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 ↓
0,2 ← 0,1
ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 ↓
0,2 ← 0,1
4Fe(OH)2 + O2 \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2Fe2O3 + 4H2O
0,1 ← 0,05
Zn(OH)2 \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) ZnO + H2O
0,1 ← 0,1
⟹ nNaOH = 0,1 + 0,2 + 0,2 = 0,5 mol
⟹ V = 0,25 lít
*Trường hợp 2: Kết tủa Zn(OH)2 bị hòa tan một phần
HCl + NaOH → NaCl + H2O
0,1 → 0,1
FeCl2 + 2NaOH → Fe(OH)2 ↓
0,2 ← 0,1
ZnCl2 + 2NaOH → Zn(OH)2 ↓
0,2 → 0,4 → 0,2
Zn(OH)2 + 2NaOH → Na2ZnO2 + 2H2O
(0,2-0,1) → 0,2
4Fe(OH)2 + O2 \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) 2Fe2O3 + 4H2O
0,1 ← 0,05
Zn(OH)2 \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) ZnO + H2O
0,1 ← 0,1
⟹ nNaOH = 0,1 + 0,2 + 0,4 + 0,2 = 0,9 mol
⟹ V = 0,45 lít
Câu hỏi trước
