Tổng hợp bài tập oxi - lưu huỳnh hay và khó (phần 2)

Ta có: n_{CO phản ứng} = n_CaCO3 = 0,04 mol

Quy đổi hỗn hợp X thành FeO (a mol ) và Fe₂O₃ (b mol)

Ta có: phương trình bảo toàn electron: n_FeO + 2.n_CO = 2.n_SO2

→ a  + 2.0,04 = 2. 0,045 suy ra a = 0,01 mol = n_FeO

Hòa tan Y trong dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng (dư) thu được muối Fe₂(SO₄)₃ → n_Fe2(SO4)3 = 18: 400 = 0,045 mol

→n_Fe = 2.n_Fe2(SO4)3 = 0,09 mol

Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: n_Fe2O3 = (0,09  - 0,01):2 = 0,04 mol

Vậy m = m_FeO + m_Fe2O3 = 0,01.72  + 0,04.160 = 7,12 gam

Quy đổi hỗn hợp ban đầu gồm Fe (0,12 mol), Cu (2a mol) và S (0,24 + a) mol

Dung dịch X chỉ chứa 2 muối sunfat => X gồm Fe³⁺ (0,12 mol), Cu²⁺ (2a mol) và SO₄^2- (0,24 + a) mol

Bảo toàn điện tích: $3.{{n}_{F{{\text{e}}^{3+}}}}+2.{{n}_{C{{u}^{2+}}}}=2.{{n}_{SO_{4}^{2-}}}$

=> 3.0,12 + 2a.2 = 2.(0,24 + a) => a = 0,06 mol

X tác dụng với BaCl₂ dư thu được kết tủa là BaSO₄

=> n_BaSO4 = n_SO4 = 0,3 mol => m = 0,3.233 = 69,9 gam

Tỉ lệ thể tích cũng là tỉ lệ số mol nên để đốt cháy 1 mol Y cần 0,4 mol X, trong đó O₂ (u mol) và O₃ (v mol)

n_X = u + v = 0,4  (1)

Quy hỗn hợp O₂ và O₃ về nguyên tử O

CO + O → CO₂

H₂ + O → H₂O

=> ∑n_{O phản ứng} = n_CO + n_H2 => 2u + 3v = 1  (2)

Từ (1) và (2) => u = v = 0,2  

=> ${{M}_{X}}=\frac{{{m}_{X}}}{{{n}_{X}}}=40$

=> d_X/H2 = x = 20

4FeCO₃ + O₂ → 2Fe₂O₃ + 4CO₂

    a   →   0,25a         →      a

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂

    b   →  2,75b          →       2b

=> 0,25a + 2,75b = a + 2b => a= b

n_Cu = 0,06 mol

Ta có: 2Fe³⁺ + Cu → 2Fe²⁺ + Cu²⁺

=> ${{n}_{F{{e}^{3+}}}}_{(Y)}~=0,12\text{ }mol$ => n_FeS = 0,12 mol

FeS → Fe³⁺ + S⁺⁶ + 9e

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

=> Bảo toàn e: ${{n}_{NO}}~=3.{{n}_{F{{e}^{3+}}}}=0,36\text{ }mol$

Dung dịch Y chứa Fe₂(SO₄)₃ và Fe(NO₃)₃

Bảo toàn nguyên tố S: ${{n}_{F{{\text{e}}_{2}}{{(S{{O}_{4}})}_{3}}}}=\frac{1}{3}.{{n}_{F\text{e}S}}=0,04\,mol$

Bảo toàn nguyên tố Fe và S : ${{n}_{FeS}}=2.{{n}_{F{{e}_{2}}{{\left( S{{O}_{4}} \right)}_{3}}}}+{{n}_{Fe{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{3}}}}$

=> ${{n}_{F\text{e}{{(N{{O}_{3}})}_{3}}}}=0,12-2.0,04=0,04$ => ${{n}_{NO_{3}^{-}}}$ _muối = 0,12 mol

Bảo toàn nguyên tố N: ${{n}_{HN{{O}_{3}}}}={{n}_{NO}}+{{n}_{NO_{3}^{-}}}$ _muối = 0,36 + 0,12 = 0,48 mol

Hỗn hợp đầu có: $~{{n}_{1}}=\frac{{{p}_{1}}.V}{RT}$  

           2SO₂        +        O₂          →     2SO₃

bđầu:  2,5a                   1,3a

Pứ:     2,5ah       →      1,25ah        →   2,5ah

Sau: 2,5a(1 – h)        a(1,3 – 1,25ah)    2,5ah

=> sau phản ứng: n_{hh sau} = n₂ = 3,8a – 1,25ah

Ta có: ${{n}_{2}}=\frac{{{p}_{2}}.V}{RT}$

Vì V và T không đổi => $\frac{{{n}_{1}}}{{{n}_{2}}}=\frac{{{p}_{1}}}{{{p}_{2}}}=>{{p}_{2}}=\frac{{{n}_{2}}.{{p}_{1}}}{{{n}_{1}}}=\frac{(3,8\text{a}-1,25\text{a}h).2}{2,5\text{a}+1,3\text{a}}=2.(1-\frac{1,25h}{3,8})$

n_Y = 0,5 mol

Dung dịch Z chứa MgSO₄

${{m}_{MgS{{O}_{4}}}}$ = 72 gam => ${{n}_{MgS{{O}_{4}}}}$ = 0,6 mol và m_{dd Z} = 72/36% = 200 gam

=> ${{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}$ = 0,6 mol

=> ${{m}_{dd\text{ }{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}=\frac{0,6.98}{30\%}=196\text{ }gam$

m_Y = 0,5.8.4 = 16 gam

Bảo toàn khối lượng: ${{m}_{X}}+{{m}_{dd\text{ }{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}={{m}_{dd\text{ }Z}}+{{m}_{Y}}$

=> m_X = 20 gam

Quy đổi hỗn hợp X về Fe (a mol), Cu (b mol) và S (c mol)

Bảo toàn nguyên tố S: n_S = n_SO2 => c = 0,07 mol

m_X = 56a + 64b + 0,07.32 = 6,48

Bảo toàn electron: $3.{{n}_{F\text{e}}}+2.{{n}_{Cu}}+6.{{n}_{S}}=4.{{n}_{{{O}_{2}}}}$=> 3a + 2b + 0,07.4 = 0,1125.4

=> a = 0,03 và b = 0,04

Bảo toàn electron: $3.{{n}_{F\text{e}}}+2.{{n}_{Cu}}+6.{{n}_{S}}={{n}_{N{{O}_{2}}}}$

=> n_NO2 = 3a + 2b + 0,07.6 = 0,59 mol => V = 13,216 lít

m_{kết tủa} = 107a + 98b + 233.0,07 = 23,44

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2H₂O

 0,15    →     0,15

2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O

  0,1   →   0,05

=> ∑n_H2SO4 = 0,2 mol

H₂SO_­4.nSO₃ + nH₂O → (n + 1)H­_2­SO₄

 $\frac{16,36}{98+80n}$                             0,2

=> n = 9

=> CT của oleum là H₂SO₄.9SO₃

n_NaOH = 0,08 mol => n_H2SO4 = 0,04

=> trong 200 ml có 0,08 mol H₂SO₄

H₂SO₄.nSO₃ + nH₂O → (n + 1)H₂SO₄

$\frac{0,08}{n+1}$              →                 0,08

=> ${{M}_{oleum}}=80n+98=6,76.\frac{n+1}{0,08}$

=> n = 3

${{m}_{dd\text{ }{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}=130\text{ }gam$gồm có H₂SO₄ ($\frac{26}{49}$ mol) và H₂O ($\frac{13}{3}$ mol)

Để tạo oleum mới thì cần phản ứng hết với H₂O

H₂SO₄.3SO₃ + 3H₂O → 4H₂SO₄

    $\frac{13}{9}$       ←    $\frac{13}{3}$    →    $\frac{52}{9}$

Sau đó cần thêm tiếp : ${{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}.3S{{O}_{3}}}}=u\text{ }mol$

$\sum{{{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}}=u+\frac{52}{9}+\frac{26}{49}=u+6,3084$

n_SO3 = 3u

=> $\%{{m}_{S{{O}_{3}}}}=\frac{3u.80}{3u.80+98.\left( u+6,3084 \right)}=10\%\Rightarrow u=0,3$

$\sum{{{n}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}.3S{{O}_{3}}}}}=u+\frac{13}{9}=1,7443$

=> ${{m}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}.3S{{O}_{3}}}}=589,56\text{ }gam$

Trong X, gọi ${n_{Fe{S_2}}} = a{\rm{ }}mol$ và ${n_{Fe{{\left( {OH} \right)}_2}}} = b{\rm{ }}mol$

Bảo toàn electron => ${n_{{O_2}{\rm{ }}phan{\rm{ u}}ng}} = \frac{{11a + b}}{4}$

n_SO2 = 2a

=> $1,875-\frac{{11a + b}}{4} + 2a = 1,875-1,875.10\% \;$ (1)

X với H₂SO₄, bảo toàn electron: 15a + b = 1,575.2  (2)

Từ (1) và (2) => a = 0,2 và b = 0,15

Gọi ${n_{{H_2}S{O_4}{\rm{ }}phan{\rm{ u}}ng}} = x{\rm{ }} \Rightarrow {\rm{ }}{n_{{H_2}O}} = x + 0,15$

Bảo toàn khối lượng: $m + 98x = \frac{{332m}}{{155}} + 1,575.64 + 18.\left( {x + 0,15} \right)\;$ (3)

Bảo toàn S => $2a + x = {n_{SO_4^{2 - }{\rm{ }}(muoi)}} + {n_{S{O_2}}}$

=> ${n_{SO_4^{2 - }}}_{(muoi)} = x - 1,175$

Bảo toàn O: $\frac{{20,645\% .m}}{{16}} + 4x = 4.\left( {x-1,175} \right) + 1,575.2 + \left( {x + 0,15} \right)\;\;$ (4)

Từ (3) và (4) => m = 77,5 và x = 2,4

Đặt kim loại kiềm là A; kim loại hóa trị II là B

Đặt: A₂SO₄: x (mol) và BSO₄: y (mol)

PTHH: A₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2ACl

            BSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + BCl₂

\({n_{BaS{O_4}}} = \frac{{{n_{BaS{O_4}}}}}{{{M_{BaS{O_4}}}}} = \frac{{6,99}}{{233}} = 0,03\;(mol)\)

Theo 2 PTHH trên ta có: ∑n_A2SO4+BSO4 = ∑n_BaSO4 = 0,03 (mol)

Ta có: \({M_{BS{O_4}}} < {\overline M _{hh}} < {M_{{A_2}S{O_4}}}\)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow B + 96 < {\overline M _{hh}} = \frac{{3,82}}{{0,03}} < 2A + 96\\ \Rightarrow B + 96 < \frac{{382}}{3} < 2A + 96\,\,(*)\end{array}\)

Mặt khác: B = A +1 (do đề cho nguyên tử khối kim loại hóa trị II hơn kim loại kiềm 1u)

Thế vào (*) ta được

\(\begin{array}{l} \Rightarrow A + 97 < \frac{{382}}{3} < 2A + 96\,\\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}A + 97 < \frac{{382}}{3}\\\frac{{382}}{3} < 2A + 96\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}A < \frac{{91}}{3}\\A > \frac{{47}}{3}\end{array} \right. \Rightarrow 15,67 < A < 30,33\end{array}\)

A là kim loại kiềm nên A = 23 (Na) thỏa mãn

→ Nguyên tử khối của B = 24 (Mg)

Theo 2 PTHH trên ta có: ∑n_BaCl2 = ∑n_BaSO4 = 0,03 (mol)

BTKL ta có: m_A2SO4+BSO4 + m­_BaCl2 = m_BaSO4 + m_ACl+BCl2

→ 3,82 + 0,03.208 = 6,99 + m

→ m = 3,07 (g)

Nhiệt nhôm hỗn hợp gồm Al và m gam hai oxit sắt thu được hỗn hợp X.

X  + NaOH dư → dung dịch Y  + chất không tan Z  + 0,03 mol H₂.

CO₂  + dung dịch Y → 0,1 mol Al(OH)₃

Z  + H₂SO₄ → 15,6 gam muối Fe₂(SO₄)₃ và FeSO₄  + 0,11 mol SO₂

Ta có: n_H2 = 0,03 mol → n_{Al dư} = 0,02 mol → n_{Al phản ứng} = 0,1 – 0,02  = 0,08 mol

→ n_{Al2O3 tạo thành}  = 0,04 mol → n_{O trong oxit sắt} = 0,04.3  = 0,12 mol

Đặt n_Fe2(SO4)3 = x mol và n_FeSO4 = y mol

Ta có hệ phương trình 400x  + 152y  = 15,6 gam và 6x  + 2y = 0,11.2

Giải hệ trên ta được x  = 0,02 và y = 0,05 → n_Fe = 0,02.2  + 0,05  = 0,09 mol

Vậy m_{oxit sắt}  = m_Fe  + m_O = 0,09.56  + 0,12.16  = 6,96 (gam)

Vậy giá trị m gần nhất với giá trị 6,95 gam

Ta có: n_CO2 = n_CaCO3 = 0,06 mol

Trong E ta có: n_Fe2(SO4)3 = 0,06 mol

Ban đầu đặt u và v là số mol Fe và Fe₂O₃

Bảo toàn nguyên tố Fe ta có u  + 2v  = 0,06.2

Bảo toàn electron ta có 3u  + 2.n_CO2 = 2.n_SO2 → 3u  + 2.0,06  = 2.0,18

Giải hệ trên ta được u  = 0,08 và v  = 0,02 → %m_Fe = 58,33%

Đặt n Fe = a => n HCl phản ứng = 2a => n HCl dư =0,2 a

Vậy dung dịch A chứa Fe2+ : a mol; Cl- : 2,2 a mol và H+

Dung dịch A khi tác dụng với dung dịch KMnO4 có sự trao đổi e như sau:

Fe⁺² → Fe⁺³ + 1e          Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺²

2Cl- → Cl₂ + 2e

=> a + 2,2a = 0,064 . 5 => a = 0,1

Ta có n Fe = 7m/50 : 56 = a => m = 40 gam

Gọi số mol Fe3O4 = x; số mol Fe phản ứng là y

=> 232x + 56y + 7m/50 = m

=> 232x + 56y + 0,14 . 40 = 40

Sau phản ứng, dung dịch thu được chỉ có muối sắt (II)

Áp dụng định luật bảo toàn electron

=> 2x + 0,1 . 2 = 2y

x = 0,1 và y = 0,2

% m Fe3O4 = 58% và % m Fe = 42%

Đặt n_Mg = x, n_­Cu = y, ta có MgSO₄: x mol và CuSO₄: y mol

\(\left\{ \begin{array}{l}24x + 64y = 10\\120x + 160y = 34\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 0,15\\y = 0,1\end{array} \right.\)

Đặt số mol SO₂ là a, áp dụng BT e ta có: 2x + 2y = 2a → a = 0,25 → V = 0,25.22,4 = 5,6 (lít)

Tỉ lệ: \(1 < T = \frac{{{n_{S{O_2}}}}}{{{n_{Ba{{(OH)}_2}}}}} = \frac{{0,25}}{{0,15}} < 2 \Rightarrow \)tạo hai muối BaSO₃: u mol và Ba(HSO₃)₂: v mol

\(\left\{ \begin{array}{l}u + v = {n_{Ba{{(OH)}_2}}} = 0,15\\u + 2v = {n_{S{O_2}}} = 0,25\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}u = 0,05\\v = 0,1\end{array} \right.\)

→ m = 0,05.217 = 10,85 gam

Sơ đồ tổng quát

\(G\left\{ \begin{gathered}
Fe \hfill \\
Cu \hfill \\
\end{gathered} \right. + {O_2}\xrightarrow{1}H\left\{ \begin{gathered}
hhKL \hfill \\
hhOxit \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{{H_2}S{O_{4d,nong}},(2)}}\left\{ \begin{gathered}
F{e^{3 + }} \hfill \\
C{u^{2 + }} \hfill \\
{O^{2 - }} \hfill \\
\end{gathered} \right. + S{O_2} + ...\)

Đặt: \({n_{{O_2}}} = y\)

Áp dụng BTKL cho quá trình 1:

\({m_{KL}} + {m_{{O_2}}} = {m_H} \Rightarrow 56x + 64.0,15 + 32y = 63,2 \Rightarrow 56x + 32y = 53,6{\rm{    (*)}}\)

           Fe⁰ → Fe⁺³ + 3e                                            S⁺⁶   +    2e → S⁺⁴

(mol)   x               → 3x                                (mol)                0,6 ← 0,3

           Cu⁰ → Cu⁺² + 2e                                            O₂   +    4e → 2O^-2

(mol)   0,15         → 0,3                               (mol)   y         → 4y    

BT e: 3x + 0,3 = 0,6 + 4y   (**)

Giải (*) và (**) ta được: x = 0,7; y = 0,45

Ta tính được: n_H2SO4 = 2,15 mol

Khi cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 1922,4 gam H₂O gồm 1896,3 gam H₂O trong dung dịch H₂SO₄ ban đầu. Suy ra m_{H2O sinh ra} = 1922,4 - 1896,3 = 26,1 (gam) → n_{H2O sinh ra} = 1,45 mol

- Ta có 11,2 lít (đktc) hỗn hợp NO (x mol), H­₂(y mol) có tỉ khối so với H₂ là 6,6

+ n_{hỗn hợp} = x + y = 11,2 : 22,4 = 0,5 mol

+ m_{hỗn hợp} = m_NO + m_H2 = 30x + 2y = 6,6.2.0,5 = 6,6 (g)

Giải hệ trên ta được x = 0,2 và y = 0,3

- Sơ đồ phản ứng:

Do phản ứng sinh ra H₂ nên NO₃^- đã phản ứng hết => Dung dịch Y không chứa ion NO₃^-

\(\left\{ \begin{array}{l}Mg\\NaN{O_3}\\{\rm{ }}FeO\end{array} \right\} + {\rm{  }}{H_2}S{O_4}:2,15 \to \left\{ \begin{array}{l}M{g^{2 + }}\\N{a^ + }\\{\rm{ }}F{e^{x + }}\\{\rm{ }}N{H_4}^ + \\{\rm{ }}S{O_4}^{2 - }\end{array} \right\} + \left\{ \begin{array}{l}NO:0,2\\{H_2}:0,3\end{array} \right. + {H_2}O:1,45\)

Bảo toàn nguyên tố H: n_NH4+ = (2n_H2SO4 - 2n_H2 - 2n_H2O)/4 = 0,2 mol

Bảo toàn nguyên tố N: n_NaNO3 =  n_NH4+ + n_NO = 0,4 mol

Bảo toàn nguyên tố O: n_FeO = 4n_SO42- + n_NO + n_H2O - 4n_H2SO4 - 3n_NaNO3 = 0,45 mol

=> n_{O (X)} = 3n_NaNO3 + n_FeO = 1,65 mol => m = 100 gam

Mà m_{Mg trong X} = m _hh - m_NaNO3 - m_FeO = 33,6 gam

Vậy %m_Mg = 33,6% gần nhất với giá trị 33%.

- Xét phản ứng nung X:

X \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) Y + H₂O

BTKL: m_H2O = m_X - m_Y = 20 - 16,04 = 3,96 gam => n_H2O = 3,96 : 18 = 0,22 mol

BTNT "H": n_OH = 2n_H2O = 0,44 mol

- Xét phản ứng cho X tác dụng với H₂SO₄:

n_H2SO4 = 0,47 mol; n_H2 = 1,344 : 22,4 = 0,06 mol

Quy đổi hỗn hợp X thành KL, O, OH

Sơ đồ phản ứng:

\(X\left\{ \begin{gathered}
KL \hfill \\
O \hfill \\
OH \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + {H_2}S{O_4}:0,47}}Muoi\,Y\left\{ \begin{gathered}
KL \hfill \\
S{O_4} \hfill \\
\end{gathered} \right. + {H_2}:0,06 + {H_2}O\)

BTNT "H": n_OH + 2n_H2SO4 = 2n_H2 + 2n_H2O => 0,44 + 2.0,47 = 2.0,06 + 2n_H2O

=> n_H2O = 0,63 mol

BTNT "O": n_O + n_OH + 4n_H2SO4 = 4n_SO4(muối) + n_H2O

=> n_O + 0,44 + 4.0,47 = 4.0,47 + 0,63 => n_O = 0,19 mol

Mặt khác: m_X = m_KL + m_O + m_OH => n_KL = m_X - m_O - m_OH = 20 - 0,19.16 - 0,44.17 = 9,48 gam

Muối được tạo bởi KL và gốc SO₄ nên ta có:

m _muối = m_KL + m_SO4 = 9,48 + 0,47.96 = 54,6 gam