Cho m gam một mẩu kim loại Ba tan hết vào 100 ml dung dịch A gồm HCl 0,08M và Al₂(SO₄)₃ 0,5M. Sau các phản ứng thu được dung dịch X, kết tủa Y và khí Z. Khối lượng dung dịch X giảm so sới dung dịch A là 14,19 gam. Thêm tiếp V ml dung dịch HCl 1M vào dung dịch X thấy xuất hiện 0,78gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính giá trị của m, V.

n_HCl = 0,1. 0,8 = 0,08 (mol) ; n_Al2(SO4)3 = 0,1.0,5 = 0,05 (mol) => n_Al3+ = 0,1 (mol); n_SO42- = 0,15 (mol)

Gọi số mol Ba là x (mol)

Ba + 2HCl → BaCl₂ + H₂↑

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑

3BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ → 3BaSO₄ ↓+ 2AlCl₃

3Ba(OH)₂ + Al₂(SO₄)₃ → BaSO₄↓ + 2Al(OH)₃↓

Ba(OH)₂ + 2Al(OH)₃ → Ba(AlO₂)₂ + 4H₂O

Vì dd X + HCl sinh ra 0,78 gam kết tủa Al(OH)₃ : 0,1 (mol) nên trong dung dịch X chắc chắn có chứa Ba(AlO₂)₂ => lượng OH^- sinh ra đã hòa tan 1 phần lượng kết tủa Al(OH)₃

Ba+ 2H⁺ → Ba²⁺ + H₂↑

0,04 ← 0,08(mol)

Ba +2H₂O → Ba²⁺ + 2OH^- + H₂↑

(x – 0,04 )→ (2x – 0,08)(mol)

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄

3OH^- + Al³⁺ → Al(OH)₃↓

OH^-+ Al(OH)₃→ AlO₂^- + 2H₂O

Vì Al(OH)₃ bị hòa tan 1 phần

=> n_OH - > 3n_Al3+

=> 2x – 0,08 > 3. 0,1

=> x > 0,19

=> n_Ba2+ > 0,19 (mol) => SO₄^2- bị kết tủa hết => n_BaSO4 = n_SO42- = 0,15 (mol)

Mặt khác: n_OH- = 4n_Al3+ - n_{Al(OH)3 còn lại} => n_{Al(OH)3 còn lại} = 0,48 – 2x (mol)

=> n_{Al(OH)3 còn lại} = 0,32 – 2x (mol)

m_{dd giảm} = m_BaSO4 + m_{Al(OH)3 còn lại} + m_H2 - m_Ba

=> 0,15.233 + (0,48 – 2x).78 + 2x - 137x = 14,19

=> 291x = 58,2

=> x = 0,2 (mol)

=> m_Ba = 0,2. 137 = 27,4 (g)

Vậy dung dịch X chứa:

+ V ml HCl 1M→ Al(OH)₃: 0,01 (mol)

TH₁: AlO₂- dư, H⁺ hết

AlO₂^- + H⁺ + H­₂O → Al(OH)₃↓

=> n_H+ = n_Al(OH)3 = 0,01 (mol) => V_HCl = n: C_M = 0,01 (lít) = 10 (ml)

TH₂: AlO₂- , H⁺đều phản ứng hết, kết tủa sinh ra bị hòa tan 1 phần

AlO₂^- + H⁺ + H­₂O → Al(OH)₃↓

0,02 → 0,02→ 0,02(mol)

H⁺+ Al(OH)₃→ Al³⁺ + 2H₂O

0,01← (0,02 – 0,01)(mol)

=> n_H+ = 0,02 + 0,01 = 0,03 (mol) => V_HCl = n : C_M = 0,03 (lít) = 30 (ml)