Cho hỗn hợp gồm: MgO, Al2O3 và một oxit kim loại hóa trị II kém hoạt động. Lấy 16,2 g A cho vào ống sứ nung nóng rồi cho khí H2 đi qua cho đến khi phản ứng hoàn toàn. Lượng hơi nước thoát ra được hấp thụ bằng 15,3 g đ H2SO4 90% thu được dd H2SO4 85%. Chất rắn còn lại trong ống đem hòa tan trong dd HCl vừa đủ thu được dd B và 3,2 g chất rắn không tan. Cho dd B tác dụng với 0,82 l dd NaOH 1M lọc lấy kết tủa sấy khô và nung đến khối lượng không đổi thu được 6,08 g chất rắn. Xác định kim loại hóa tri II và thành phần % khối lượng các chất trong A.
Gọi M và MO là kim loại và oxit của nó.
Khi nung hỗn hợp A ta có: MO + H2 → M + H2O (1)
MgO và Al2O3 không phản ứng.
Hoà tan chất rắn trong HCl xảy ra các phản ứng:
MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O (2)
x x
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O (3)
y 2y
Dung dịch B chứa MgCl2 và AlCl3.
Khi tác dụng với NaOH:
AlCl3 + 3NaOH → Al(OH)3 + 3NaCl (4)
MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl (5)
x 2x x
Nếu dư NaOH: Al(OH)3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O (6)
Biện luận: Có thể có xảy ra 3 trường hợp là thiếu, đủ, dư NaOH.
* Thiếu NaOH: 13,9< m(chất rắn sau nung)<16,4 >> 6,08 => Loại
* Đủ NaOH (Al(OH)3 không phản ứng): m(chất rắn sau nung)=12,2 > 6,08 => loại
* NaOH dư: Hai trường hợp
Khi nung kết tủa, ta được:
2Al(OH)3 Al2O3 + 2H2O (7)
2z z
Mg(OH)2 MgO + H2O (8)
* Xác định tên kim loại:
Khối lượng H2SO4 có trong 15,3 g dung dịch H2SO4 90% là 15,3.90/100 = 13,77 gam
Vậy khối lượng nước thoát ra từ (1) là 2,43 – 1,53 = 0,9 gam = 0,05 mol H2O
Chất rắn trong ống còn lại gồm kim loại M, MgO và Al2O3. Chỉ có MgO và Al2O3 tan trong HCl. Do đó, 3,2 gam chất rắn không tan là M. Theo (2) n(M) = n(H2O) => M= 3,2/0,05 = 64. Vậy kim loại cần tìm là Cu.
* Xác định thành phần trăm khối lượng của A:
+ Trường hợp chất rắn sau nung gồm 2 oxit:
Đặt x, y lần lượt là số mol của MgO, Al2O3 có trong 16,5 gam A. z là số mol Al2O3 trong hỗn hợp oxit sau khi nung, ta có: n(CuO) = 0,05. m(CuO)= 0,05.80 = 4 gam.
Vậy 40x + 102y = 16,2-4 = 12,2 (9)
40x+102z = 6,08 (10)
n(NaOH) đã dùng: 0,82.1 = 0,82. Trong đó đã dùng 2x mol theo(2,5) , dùng 6z mol theo (4,7) => số mol NaOH đã dùng ở (6) = 0,82-2x-6z.
Theo (4,6): n(AlCl3)= 1/4. (0,82-2x-6z).
Vậy: (0,82-2x-6z)/4 +z=y (11)
Giải hệ (9,10,11) được: x = 0,05. y=0,1. z=0,04
Do đó khối lượng CuO là 4 gam.
m(MgO)=0,05.40=2gam =>12,35%
m(CuO) = 4 g => 24,69%
m(Al2O3) => 62,96%
+ Trường hợp chất rắn sau nung chỉ 1 oxit MgO:
m(MgO) = 40x = 6,08 (13)
Giải hệ (12,13) được: x = 0,152. y=0,06.
n(NaOH) đã dùng 2x mol theo(2,5) , dùng 8y mol theo (3,4,7):
n(NaOH)= 2.0,152 + 8. 0,06 = 0,784 < 0,82 thoả mãn
Do đó khối lượng CuO là 4 gam.
m(MgO)=0,152.40=6.08 gam =>37,53%
m(CuO) = 4 g => 24,69%
m(Al2O3) => 37,78%
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
