Gọi kim loại M tham gia phản ứng có khối lượng 19,2 gam.
Khi cho khí SO₂ đi qua 1 lít dung dịch NaOH 0,1M, ta tính được số mol NaOH là:
n(NaOH) = 0,1 mol
Khí SO₂ phản ứng với NaOH theo phương trình:
SO2+2NaOH→Na2SO3+H2OSO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O
Từ phương trình, ta thấy 1 mol SO₂ phản ứng với 2 mol NaOH, nên số mol SO₂ phản ứng là:
n(SO2)=0,12=0,05 moln(SO_2) = \frac{0,1}{2} = 0,05 \text{ mol}
Vì khí SO₂ sinh ra từ phản ứng giữa kim loại M và H₂SO₄ đặc nóng, nên ta xét phản ứng khử H₂SO₄ của một số kim loại. Với nhôm (Al), phản ứng xảy ra như sau:
2Al+6H2SO4→Al2(SO4)3+3SO2+6H2O2Al + 6H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3SO_2 + 6H_2O
Theo phương trình, 2 mol Al tạo ra 3 mol SO₂. Vậy số mol Al tham gia phản ứng là:
n(Al)=23×0,05=0,0333 moln(Al) = \frac{2}{3} \times 0,05 = 0,0333 \text{ mol}
Tính khối lượng nhôm:
m(Al)=0,0333×27=0,9 gamm(Al) = 0,0333 \times 27 = 0,9 \text{ gam}
Vì khối lượng kim loại ban đầu là 19,2 gam nên nếu là nhôm thì không phù hợp. Thử với một kim loại khác có khối lượng mol lớn hơn.
Xét kim loại
W (wolfram) có M = 184:
n(W)=19,2184≈0,1043 moln(W) = \frac{19,2}{184} ≈ 0,1043 \text{ mol}
Giả sử phản ứng:
W+H2SO4(đặc)→WS3Ox+SO2+H2OW + H_2SO_4 (đặc) \rightarrow WS_3O_{x} + SO_2 + H_2O
(phản ứng này không phổ biến và khó xảy ra trong điều kiện thông thường)
Sau nhiều phép thử, thấy rằng nếu chọn
nhôm (Al) là kim loại M, thì kết quả tính toán khối lượng chất rắn tạo thành sau phản ứng là hợp lý.
Cụ thể:
- Số mol SO₂ sinh ra: 0,05 mol
- Số mol NaOH phản ứng: 0,1 mol
- Số mol muối Na₂SO₃ tạo thành: 0,05 mol
- Khối lượng muối Na₂SO₃:
m=0,05×126=6,3 gamm = 0,05 \times 126 = 6,3 \text{ gam}
Tuy nhiên, đề bài cho biết chỉ thu được 4,18 gam chất rắn khan, điều đó cho thấy phần lớn SO₂ không phản ứng hoặc muối tạo thành có khối lượng nhỏ.
Ngược lại, nếu giả sử 19,2 gam kim loại M sinh ra đúng 0,05 mol SO₂ →
Gọi số mol kim loại là nMn_M, từ phương trình phản ứng:
M+H2SO4→MSO4+SO2+H2OM + H_2SO_4 → MSO_4 + SO_2 + H_2O
(1 mol M → 1 mol SO₂)
→ nM=0,05n_M = 0,05 mol
→ M=19,20,05=384M = \frac{19,2}{0,05} = 384
Vậy kim loại M có khối lượng mol là 384, phù hợp với
Uranium (U) – tuy nhiên, uranium là kim loại phóng xạ, không được xét trong bài phổ thông.
Với phân tích kỹ lưỡng từ dữ kiện chắc chắn nhất là:
- NaOH phản ứng 0,1 mol → tạo 0,05 mol Na₂SO₃
→ khối lượng Na₂SO₃ là:
0,05×126=6,3 gam0,05 \times 126 = 6,3 \text{ gam}
Nhưng chất rắn thực tế thu được chỉ là
4,18 gam, tức là:
- Không phải toàn bộ SO₂ đã tạo thành muối
- Chất rắn sau phản ứng chính là lượng Na₂SO₃ tạo ra (không kể muối của kim loại M vì chúng hòa tan hoặc mất đi khi lọc)
Suy ra, kim loại M tham gia phản ứng sinh 0,05 mol SO₂, khối lượng là 19,2 gam → khối lượng mol M là:
M=19,20,05=384M = \frac{19,2}{0,05} = 384
Vậy kim loại M có nguyên tử khối là 384, tuy nhiên điều này không phù hợp với kim loại phổ biến. Do đó, có thể bài toán giả định hoặc dữ kiện không phù hợp với kim loại phổ thông.
Kết luận:
- Kim loại M có khối lượng mol là 384
- Các phương trình phản ứng:
- Kim loại tác dụng với H₂SO₄ đặc nóng:
M+2H2SO4→MSO4+SO2+2H2OM + 2H_2SO_4 \rightarrow MSO_4 + SO_2 + 2H_2O
- Khí SO₂ hấp thụ vào dung dịch NaOH:
SO2+2NaOH→Na2SO3+H2OSO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O
Tuy nhiên, nếu đề bài nằm trong chương trình phổ thông, có thể do dữ kiện chưa hợp lý hoàn toàn (khối lượng chất rắn nhỏ bất thường), nên cần xác minh lại. Trong trường hợp dữ kiện đúng thì kim loại M phải có khối lượng mol
384.
[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
