Bài 9 trang 223 SGK hóa học 12 nâng cao

148 lượt xem

Đề bài

Dung dịch A là $FeS{O_4}$ có lẫn tạp chất $F{e_2}{(S{O_4})_3}$ . Để xác định nồng độ mol của mỗi chất trong dung dịch A, người ta tiến hành những thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm 1: thêm dần dung dịch $NaOH$ vào 20 ml dung dịch A cho đến dư, đun nóng. Lọc lấy kết tủa, nung trong không khí ở nhiệt độ cao tới khi khối lượng không đổi, được chất rắn duy nhất có khối lượng là $1,2$ gam.

- Thí nghiệm 2: thêm vài giọt dung dịch ${H_2}S{O_4}$ vào 20 ml dung dịch A, rồi nhỏ dần từng giọt dung dịch $KMn{O_4}$ vào dung dịch trên, lắc nhẹ. Khi dung dịch có màu hồng thì dừng thí nghiệm, người ta đã dùng hết 10 ml dung dịch $KMn{O_4}\,\,0,2M$ .

a) Giải thích quá trình thí nghiệm và viết các phương trình hóa học.

b) Tính nồng độ mol của mỗi chất có trong dung dịch A ban đầu.

c) Bằng phương pháp hóa học nào có thể loại bỏ được tạp chất có trong dung dịch A ban đầu? Viết phương trình hóa học của phản ứng đã dùng.

Lời giải chi tiết

a) Đặt số mol $FeS{O_4}$ và $F{e_2}{(S{O_4})_3}$ lần lượt là $x$ và $y$ .

* Thí nghiệm 1:

$\eqalign{ & FeS{O_4} + 2NaOH \to Fe{(OH)_2} \downarrow + N{a_2}S{O_4}.\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(1) \cr & \,\,\,x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;\;\;\;\;\;\buildrel {} \over \longrightarrow x \cr & F{e_2}(S{O_4})_3 + 6NaOH \to 2F{e}{(OH)_3} \downarrow + 3N{a_2}S{O_4}.\,\,\,\left( 2 \right) \cr & \,\,\,\,\,y\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\buildrel {} \over \longrightarrow 2y \cr & 4Fe{(OH)_2} + {O_2}\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow 2F{e_2}{O_3} + 4{H_2}O.\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( 3 \right) \cr & \,\,\,\,\,x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\buildrel {} \over\longrightarrow\,\,\,{x \over 2} \cr & 2Fe{\left( {OH} \right)_3}\buildrel {{t^0}} \over \longrightarrow F{e_2}{O_3} + 3{H_2}O\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left( 4 \right) \cr & \,\,\,\,\,\,\,2y\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\buildrel {} \over \longrightarrow y \cr}$

* Thí nghiệm 2:

$\eqalign{ & 10FeS{O_4} + 2KMn{O_4} + 8{H_2}S{O_4} \to 5F{e_2}{\left( {S{O_4}} \right)_3} + {K_2}S{O_4} + 2MnS{O_4} + 8{H_2}O.\,\,\left( 5 \right) \cr & \,\,\,\,\,x\,\,\;\;\;\;\;\;\;\;\buildrel {} \over \rightarrow {x \over 5} \cr}$

Từ (1), (2), (3), (4), và (5) ta có:

$\left\{ \matrix{ {x \over 2} + y = {{1,2} \over {160}} \hfill \cr {x \over 5} = 0,2.0,01 \hfill \cr} \right. \Leftrightarrow \left\{ \matrix{ x = 0,01 \hfill \cr y = 0,0025 \hfill \cr} \right.$

b) Nồng độ mol/l của các chất có trong dung dịch A:

${CM_{{{FeS{O_4}}}}} = {{0,01} \over {0,02}} = 0,5M$

${CM_{{{F{e_2}{{(S{O_4})}_{_3}}}}}} = {{0,0025} \over {0,02}} = 0,125M$

c) Ngâm đinh sắt vào A sẽ loại được $F{e_2}(S{O_4})_3$

$Fe + F{e_2}{(S{O_4})_3} \to 3FeS{O_4}$

SGK Hóa học lớp 12 Nâng cao