Hòa tan 10,4g hỗn hợp gồm Fe và kim loại M có hóa trị không đổi trong lượng vừa đủ dung dịch HCl thu được dung dịch Y và 6,72l khí H2 đktc. Cho Y tác dụng với dung dịch NaOH dư thu được kết tủa. Nung kết tủa đến khối lượng không đổi còn lại 16g chất rắn. a) Xác định tên kim loại b) tính khối lượng mỗi muối trong Y.

Đáp án:

a) M là kim loại Magie (kí hiệu: Mg)

b) Dung dịch Y chứa muối FeCl₂ và MgCl₂

n_FeCl2 =12,7 (g) và n_MgCl2 =  19 (g)

Giải thích các bước giải:

Đặt hóa trị không đổi của kim loại M là n

n_H2(dktc) = 6,72 : 22,4 = 0,3 (mol)

TH₁: Nếu M đứng sau H trong dãy điện hóa học. M không có pư với HCl, Chỉ có Fe pư với HCl

PTHH: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑

Theo PTHH: n_Fe = n_H2 = 0,3 (mol) → m_Fe  = 0,3×56 = 16,8 (g) > 10,4 (g)

Ta thấy m_Fe > m_{hh ban đầu} => vô lí => loại

TH₂: M là kim loại đứng trước H trong dãy điện hóa học

Cả M và Fe đều có phản ứng với dd HCl

PTHH: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑   (1)

             2M + 2nHCl → 2MCl_n + nH₂↑  (2)

dd Y chứa FeCl₂ và MCl_n. Cho dd Y phản ứng với dd NaOH rồi lọc kết tủa nung trong kk đến khối lượng không đổi

TH2.1 Nếu kết tủa thu được chỉ là Fe(OH)₂ và 16 gchất rắn thu được là Fe₂O₃. Tức M(OH)_n tan được trong dd NaOH dư

PTHH: FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + 2NaCl   (3)

            4Fe(OH)₂ + O₂ \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \) 2Fe₂O₃ + 4H₂O   (5)

n_Fe2O3 = 16 : 160 = 0,1 (mol)

BTNT “Fe”: n_Fe = 2n_Fe2O3 = 2.0,1 = 0,2 (mol)

→m_Fe = 0,2.56 = 11,2 (g) > m_hh = 10,4 (g) → vô lí => loại

TH2.2 Kết tủa thu được là Fe(OH)₂ và M(OH)_n

FeCl₂ + 2NaOH → Fe(OH)₂↓ + 2NaCl   (3)

MCl_n + nNaOH → M(OH)_n↓ + nNaCl  (4)

4Fe(OH)₂ + O₂ \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \) 2Fe₂O₃ + 4H₂O   (5)

2M(OH)_n \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \)  M₂O_n + nH₂O

Vậy 16 gam chất rắn thu được là Fe₂O₃ và M₂O_n

Đặt trong 10,4 gam hh Fe = a (mol) và M = b (mol)

BTKL: m_O(oxit) = 16 – 10,4 = 5,6 (g) → n_O(oxit) = 5,6 : 16 = 0,35 (mol)

Theo PTHH (1) và (2) ta có:

\(\eqalign{
  & {n_{{H_2}(1) + (2)}} = {n_{Fe}} + {2 \over n}{n_M}  \cr 
  &  \Rightarrow a + {n \over 2}.b = 0,3(I)  \cr 
  & co:\left\{ \matrix{
  F{e_2}{O_3}:0,5a\,(mol) \hfill \cr 
  {M_2}{O_n}:0,5b\,(mol) \hfill \cr}  \right. \Rightarrow \sum {nO(oxit) = 0,5a.3 + 0,5b.n = 0,35}   \cr 
  &  \Rightarrow 3a + bn = 0,7\,\,(II)  \cr 
  & giai\,(I)\,va\,(II) \Rightarrow \left\{ \matrix{
  a = 0,1 \hfill \cr 
  bn = 0,4 \hfill \cr}  \right. \Rightarrow \left\{ \matrix{
  a = 0,1 = {n_{Fe}} \hfill \cr 
  b = {{0,4} \over n} = {n_M} \hfill \cr}  \right.  \cr 
  & co:mhh = 0,1.56 + {{0,4} \over n}.{M_M} = 10,4  \cr 
  &  \Rightarrow {{0,4} \over n}.{M_M} = 4,8  \cr 
  &  \Rightarrow {M_M} = 12n \cr} \)

Vì hóa trị của kim loại thường là 1, 2, 3 nên ta có bảng

  n     1     2        3

M_M  12    24      36

       (L)   (TM)   (L)

Vậy n = 2 thì M_M = 24 (Mg) thỏa mãn

a) M là kim loại Magie (kí hiệu: Mg)

b) Dung dịch Y chứa muối FeCl₂ và MgCl₂

n_FeCl2 = n_Fe = 0,1 (mol) → m_FeCl2 = 0,1.127 = 12,7 (g)

n_MgCl2 = n_Mg = 0,2 (mol) → m_MgCl2 = 0,2.95 = 19 (g)