Kim loại tác dụng với dung dịch muối (phần 2)

n_CuSO4 = 0,065 mol

Sau phản ứng thu được hỗn hợp kim loại Y => kim loại trong X còn dư

Giả sử Zn phản ứng hết, Fe còn dư

n_{Cu sinh ra} = n_CuSO4 = 0,065 mol

=> m_{Fe dư} = 6,96 – 0,065.64 = 2,8 gam

Giả sử n_Zn= a(mol); n_Fe(pư) = b(mol)

=> m_{KL phản ứng} = 65a + 56b = 6,8 – 2,8 = 4   (1)

Bảo toàn e: n_{e cho} = n_{e nhận} => 2a + 2b = 0,065.2   (2)

Từ (1) và (2) suy ra a = 0,04; b = 0,025

Vậy lượng sắt bị oxi hóa bởi là: 0,025.56 = 1,4g

Vì thu được 1 muối duy nhất => dung dịch sau phản ứng chỉ chứa Zn(NO₃)₂

Do số mol điện tích âm được bảo toàn dù quá trình phản ứng diễn ra nhiều giai đoạn trung gian nên ta có:${{n}_{Zn\text{ }phản\text{ }ứng}}={{n}_{Z{{n}^{2+}}}}=0,5.{{n}_{A{{g}^{+}}}}$

Bảo toàn khối lượng kim loại:  

${{m}_{C{{u}^{2+}}}}+\text{ }{{m}_{A{{g}^{+}}}}+\text{ }{{m}_{Zn\text{ }bd}}=\text{ }{{m}_{X}}+\text{ }{{m}_{Z}}+\text{ }{{m}_{Zn\text{ }phản\text{ }ứng}}$

=> m + 0,2.0,2.108 + 1,95 = 3,12 + 3,45 + 65.0,02

=> m = 1,6 gam

n_H2 = 0,015 mol; n_Cu(NO3)2 = 0,2V mol;  n_AgNO3 = 0,1V mol

Hỗn hợp Z phản ứng với dung dịch HCl tạo khí H₂ => Z chứa Al dư hoặc cả Mg và Al dư

Nếu Mg dư => Al chưa phản ứng => Al phản ứng với HCl là 0,03 mol => n_{H2 sinh ra} = 3/2.n_Al = 0,045 > 0,015

=> Al còn dư 1 phần, Mg phản ứng hết

=> n_{Al dư} = 2/3.n_H2 = 0,01 mol

=> n_{e cho} = 2.n_Mg + 3.n_{Al phản ứng} = 2.0,02 + (0,03 – 0,01).3 = 0,1 mol

Bảo toàn e: n_{e nhận} = n_{e cho} => 2.n_Cu2+ + n_Ag+ = 0,1

=> 2.0,2V + 0,1V = 0,1 => V = 0,2 lít = 200 ml

n_Fe(NO3)3 = 0,03 mol; n_Cu(NO3)2 = 0,04 mol; n_AgNO3 = 0,05 mol

=> m_{ion KL} = m_Fe3+ + m_Cu2+ + m_Ag+ = 0,03.56 + 0,04.64 + 0,05.108 = 9,64 gam

Sau khi cho Mg và Fe vào thì trong dung dịch có : m_{ion KL còn lại} = 3,68 + 9,64 – 9,08 = 4,24 gam

n_OH- = n_NaOH = n_NO3- = 0,22 mol

=> m_{kết tủa} = m_{ion KL còn lại} + m_OH- = 4,24 + 0,22.17 = 7,98 gam

Cách 1:

n_Ag+ = 0,036 mol, n_Cu2+ = 0,024 mol

Khối lượng Cu, Ag sinh ra tối đa = 0,036.108 + 0,024.64 = 5,424 gam > 4,21 gam

=> hỗn hợp A tan hết vào trong dung dịch 4,21 gam rắn X sinh ra chỉ gồm Ag và có thể có Cu

Lượng Ag sinh ra tối đa = 0,036.108 < 3,888 gam < 4,21 gam

=> rắn X có 3,888 gam Ag và 4,21 – 3,888 = 0,322 gam Cu

Lượng Cu²⁺ còn lại trong dung dịch Y là 0,024.64 – 0,322 = 1,214 gam

Bảo toàn điện tích ta thấy dung dịch Y có số mol điện tích dương là

n_{(+) dd Y} = n_NO3- = 1.n_Ag+ + 2.n_Cu2+ = 0,036 + 0,024.2 = 0,084 mol

Trong khi đó lại cho tới 0,08 mol Mg vào dung dịch Y nên chắc chắn Mg dư => rắn Z gồm m gam hỗn hợp A ban đầu, Cu và Mg dư

m_{Mg dư} = 24.(0,08 – 0,084/2) = 0,912 gam

=> m = m_Z – m_Cu – m_{Mg dư} = 4,826 – 0,912 – 1,214 = 2,7 gam

Cách 2:

+ n_AgNO3 = 0,036 và n_Cu(NO3)2 = 0,024 => n_NO3- = 0,084

+ n_Mg = 0,08 > n_NO3-/2 => Mg dư

+ Dung dịch T chứa Mg(NO₃)₂ (0,084/2 = 0,042)

+ Bảo toàn khối lượng cho kim loại:

m + 0,036.108 + 0,024.64 + 1,92 = 4,21 + 4,826 + 0,042.24

=> m=2,7

n_CuCl2 = 0,2.1 = 0,2 (mol)

Phản ứng xảy ra hoàn toàn, sau phản ứng thu được hỗn hợp kim loại nên Cu phản ứng hết, M phản ứng dư.

M + Cu²⁺ → M²⁺ + Cu↓

0,2 ←0,2 → 0,2 (mol)

Khối lượng kim loại giảm = m_M pư - m_Cu sinh ra

=> 51,75 - 51,55 = 0,2.M - 0,2.64

=> M = 65 (Zn)

M _khí = 37

Khí hóa nâu ngoài không khí là NO (M = 30) => Khí còn lại có M > 37

Vì khí không màu nên khí đó là N₂O

Giả sử khí gồm NO (x mol) và N₂O (y mol)

Giải hệ: n _khí = x + y = 0,2 và m _khí = 30x + 44y = 0,2.27 được x = y = 0,1

Trung hòa dd Y cần vừa đủ 0,1 mol NaOH nên ta có n_HNO3 = n_NaOH = 0,1 mol

Sơ đồ bài toán:

\(m(g)\left\{ \matrix{
Mg \hfill \cr
Al \hfill \cr
Zn \hfill \cr} \right. + HN{O_3}:2 \to \left| \matrix{
{\rm{dd}}\,Y\left\{ \matrix{
M{g^{2 + }} \hfill \cr
A{l^{3 + }} \hfill \cr
Z{n^{2 + }} \hfill \cr
N{H_4}^ + \hfill \cr
{H^ + }:0,1 \hfill \cr
N{O_3}^ - \hfill \cr} \right.\buildrel { + NaOH:0,1} \over
\longrightarrow \underbrace {Muoi}_{134,5(g)} + \underbrace {{H_2}O}_{0,1(mol)} \hfill \cr
Khi\left\{ \matrix{
NO:0,1 \hfill \cr
{N_2}O:0,1 \hfill \cr} \right. \hfill \cr} \right.\)

+ Xét phản ứng của dd Y với NaOH:

m _{ion dd Y} = m _muối + m_H2O - m_NaOH = 134,5 + 0,1.18 - 0,1.40 = 132,3 (g)

+ Ta có công thức: n_HNO3 = n_{HNO3 dư} + 4n_NO + 10n_N2O + 10n_NH4NO3

=> 2 = 0,1 + 4.0,1 + 10.0,1 + 10n_NH4NO3 => n_NH4NO3 = 0,05 mol

+ BTNT "N": n_HNO3 = n_NH4+ + n_NO3- + n_NO + 2n_N2O

=> 2 = 0,05 + n_{NO3- (dd Y)} + 0,1 + 2.0,1 => n_{NO3 (dd Y)} = 1,65 mol

Ta có: m = m_KL = m _{ion KL} = m _{ion dd Y} - m_NH4+ - m_H+ - m_NO3-

                                           = 132,3 - 0,05.18 - 0,1 - 1,65.62 = 29 gam