[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!
ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.
1. Một mẫu hợp chất rắn, màu trắng X nghi ngờ là muối ngậm nước của một kim loại kiềm thổ M (M ≠ Be) với một anion phức tạp [Y(a-b)z]n- (Y là phi kim; a, b, n, z là các số nguyên dương nhỏ nhất; a > b). Khối lượng mol của M nằm trong khoảng từ 40 g/mol đến 70 g/mol. Khi tiến hành nung 30,000 gam X trong bình kín chứa không khí đến khối lượng không đổi, thu được chất rắn khan Y nặng 18,030 gam. Nghi ngờ trong quá trình nung xảy ra các phản ứng sau:
Phản ứng nhiệt phân không hoàn toàn muối ngậm nước:
Thí nghiệm 1: Cho 18,030 gam Y (từ phần nung) vào bình chứa 600 ml dung dịch HCl 2,00 M (dư), khuấy đều đến khi phản ứng hoàn toàn. Sau đó, lọc bỏ phần không tan, rửa sạch, nung nóng đến khối lượng không đổi thu được chất rắn Z có khối lượng 7,260 gam. Song song đó, thực hiện phản ứng trung hòa 300 ml dung dịch HCl 2,00 M bằng dung dịch NaOH 2,00 M, ghi nhận được thể tích dung dịch NaOH cần dùng là V ml.
Thí nghiệm 2: Hòa tan hoàn toàn 15,000 gam X trong nước để được dung dịch A. Chia dung dịch A thành 4 phần bằng nhau:
Cho biết: Nhiệt enthalpy cháy của CO (g) = -393,5 kJ/mol; Nhiệt độ hóa hơi của nước ở 25°C = 44,0 kJ/mol; Tích số hòa tan của MCO3 (r) = Ksp.
a) Xác định công thức phân tử của hợp chất X. Tính giá trị của V và Δm trong Thí nghiệm 1 và 2.
b) Dựa vào kết quả phân tích định tính ion ở phần 4 của Thí nghiệm 2, đề xuất ít nhất một phương pháp xác định độc lập nồng độ mol của ion M2+ trong dung dịch C sau khi lọc bỏ kết tủa B. Trình bày các bước thực hiện phương pháp đề xuất và tính nồng độ mol của ion M2+ trong dung dịch C theo phương pháp này.
c) Giải thích sự gia tăng khối lượng dung dịch E sau điện phân (Δm) dựa trên các phản ứng xảy ra tại anốt và catốt. Tính giá trị đóng góp tương đối của mỗi quá trình oxi hóa khử (ở anốt và catốt) vào sự thay đổi khối lượng dung dịch.
d) Biết tích số hòa tan của MCO3 (r) là Ksp. Giả sử sau khi điện phân hoàn toàn M2+ trong dung dịch A, nồng độ mol của ion CO32- trong dung dịch E đạt đến giá trị vượt quá Ksp. Tính nồng độ mol của các ion M2+ và CO32- trong dung dịch E khi đạt trạng thái cân bằng mới (sau khi MCO3 kết tủa).
2. Tiến hành nghiên cứu tính chất của một loại muối ngậm nước màu trắng của kim loại kiềm thổ M như trên (M ≠ Be) với công thức MX2·nH2O (X là halogen). Biết khối lượng mol của M nằm trong khoảng từ 50 g/mol đến 70 g/mol.
Các phương pháp thực nghiệm:
Thí nghiệm 1: Xác định khối lượng mol của MX2: Cân chính xác khoảng 1,0000 gam muối MX2nH2O (ký hiệu là mẫu 1) vào bình tam giác nung nóng. Sau khi nung đến khối lượng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm và cân lại. Khối lượng chất rắn khan thu được (ký hiệu là mẫu 2) là 0,7128 gam. Sau đó hòa tan hoàn toàn mẫu 2 bằng dung dịch AgNO3 dư, thu được kết tủa AgX trắng. Lọc tách kết tủa, rửa sạch, sấy khô và cân chính xác. Khối lượng kết tủa AgX là 1,4352 gam.
Thí nghiệm 2: Xác định giá trị của n trong MX2nH2O: Cân chính xác khoảng 1,5000 gam muối MX2nH2O (ký hiệu là mẫu 3) đem nung đến khối lượng không đổi. Khối lượng chất rắn khan thu được (ký hiệu là mẫu 4) là 1,0234 gam. Tiếp tục đo khối lượng chính xác của ống nghiệm rỗng (ký hiệu là a). Đặt mẫu 4 vào ống nghiệm và đo lại khối lượng (ký hiệu là b). Sau đó, gắn ống nghiệm vào hệ thống chân kích thích thủy ngân để loại bỏ hơi nước và nung nóng ống nghiệm đến khối lượng không đổi. Để nguội ống nghiệm trong bình hút ẩm rồi cân lại (ký hiệu là c). Khối lượng nước bay hơi trong quá trình nung (ký hiệu là m(H2O)) được tính bằng công thức m(H2O) = (b - a) - (c - a).
Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt độ phân hủy MX2nH2O: Cân chính xác khoảng 50,000 mg muối MX2nH2O (ký hiệu là mẫu 5) vào nồi nấu kim loại bạch kim. Đặt nồi vào thiết bị phân tích nhiệt trọng (TGA) và tiến hành đo. Dựa vào đường cong TGA - DTG thu được, xác định nhiệt độ bắt đầu phân hủy (Tbd) của MX2nH2O.
Cho biết: Khối lượng mol của Ag: 107,87 g/mol; Khối lượng mol của Cl: 35,45 g/mol; Khối lượng mol của Br: 79,90 g/mol; Khối lượng mol của I: 126,90 g/mol.
a) Xác định loại halogen trong phân tử MX2, giá trị chính xác của n trong công thức MX2nH2O và khối lượng mol của M.
b) Giải thích nguyên tắc hoạt động của phương pháp phân tích nhiệt trọng (TGA) và phân tích nhiệt trọng sai phân (DTG) trong việc xác định nhiệt độ phân hủy của MX2nH2O. Giải thích ý nghĩa của đường cong TGA - DTG thu được. Xác định khoảng nhiệt độ (T1 - T2) xảy ra quá trình phân hủy chính của MX2nH2O, biết T1 là nhiệt độ bắt đầu giảm khối lượng rõ rệt trên đường cong TGA và T2 là nhiệt độ kết thúc quá trình phân hủy (giao điểm giữa đường DTG và đường trục hoành trên đồ thị.
c) Dựa vào khối lượng ban đầu của mẫu 5 và khối lượng chất rắn khan thu được sau khi phân hủy hoàn toàn (x mg) (x được xác định từ đường cong TGA), tính khối lượng MX2 phân hủy ra và thành phần phần trăm theo khối lượng của MX2 trong MX2nH2O.
d) Chế tạo một hệ xác định nhiệt độ cháy của phản ứng hóa học đơn giản. Đặt lượng chính xác mẫu MX2nH2O (khoảng 100 mg) vào nồi đặt trong thiết bị trên. Nạp O2 vào buồng chứa của thiết bị với áp suất thích hợp. Châm tia điện để kích nổ phản ứng cháy của mẫu. đo nhiệt độ tăng lên của nước trong nhiệt lượng kế (ΔT) và xác định nhiệt dung (Cp) của nhiệt lượng kế bằng thí nghiệm hiệu chuẩn với axit benzoic. Sử dụng định luật Hess và các nhiệt tạo thành chuẩn của các chất tham gia và sản phẩm phản ứng, tính enthalpy cháy ΔH của phản ứng phân hủy MX2nH2O.
Phản ứng nhiệt phân không hoàn toàn muối ngậm nước:
xM[Y(a-b)z]nmH2O (r) → xM[Y(a-b)z]n (r) + (m-y)H2O (k) + yM[Y(a-b)z]nO (r) (1)
Phản ứng oxi hóa một phần kim loại M:2M (r) + O2 (k) → 2MO (r) (2)
Để xác định công thức phân tử của X, tiến hành các thí nghiệm sau:Thí nghiệm 1: Cho 18,030 gam Y (từ phần nung) vào bình chứa 600 ml dung dịch HCl 2,00 M (dư), khuấy đều đến khi phản ứng hoàn toàn. Sau đó, lọc bỏ phần không tan, rửa sạch, nung nóng đến khối lượng không đổi thu được chất rắn Z có khối lượng 7,260 gam. Song song đó, thực hiện phản ứng trung hòa 300 ml dung dịch HCl 2,00 M bằng dung dịch NaOH 2,00 M, ghi nhận được thể tích dung dịch NaOH cần dùng là V ml.
Thí nghiệm 2: Hòa tan hoàn toàn 15,000 gam X trong nước để được dung dịch A. Chia dung dịch A thành 4 phần bằng nhau:
- Phần 1: Cho tác dụng với dung dịch K2CO3 dư, thu được kết tủa B và dung dịch C. Nung kết tủa B đến khối lượng không đổi thu được 2,176 gam CO2.
- Phần 2: Sục khí CO2 vào dung dịch A đến khi phản ứng hoàn toàn, thu được 18,7 gam kết tủa D.
- Phần 3: Điện phân dung dịch A bằng điện cực trơ với màng ngăn đến khi catốt thoát khí H2 (dừng điện phân khi trên anốt không thấy bọt khí thoát ra), thu được dung dịch E (có chứa ion M) và 3,36 lít khí (đktc) hỗn hợp F chứa H2 và O2 (tỉ lệ thể tích H2 : O2 = 1 : 3). Khối lượng dung dịch E sau điện phân tăng Δm gam so với khối lượng dung dịch A ban đầu.
- Phần 4: Cho dung dịch AgNO3 dư vào phần 4 dung dịch A, thu được 14,355 gam kết tủa trắng.
Cho biết: Nhiệt enthalpy cháy của CO (g) = -393,5 kJ/mol; Nhiệt độ hóa hơi của nước ở 25°C = 44,0 kJ/mol; Tích số hòa tan của MCO3 (r) = Ksp.
a) Xác định công thức phân tử của hợp chất X. Tính giá trị của V và Δm trong Thí nghiệm 1 và 2.
b) Dựa vào kết quả phân tích định tính ion ở phần 4 của Thí nghiệm 2, đề xuất ít nhất một phương pháp xác định độc lập nồng độ mol của ion M2+ trong dung dịch C sau khi lọc bỏ kết tủa B. Trình bày các bước thực hiện phương pháp đề xuất và tính nồng độ mol của ion M2+ trong dung dịch C theo phương pháp này.
c) Giải thích sự gia tăng khối lượng dung dịch E sau điện phân (Δm) dựa trên các phản ứng xảy ra tại anốt và catốt. Tính giá trị đóng góp tương đối của mỗi quá trình oxi hóa khử (ở anốt và catốt) vào sự thay đổi khối lượng dung dịch.
d) Biết tích số hòa tan của MCO3 (r) là Ksp. Giả sử sau khi điện phân hoàn toàn M2+ trong dung dịch A, nồng độ mol của ion CO32- trong dung dịch E đạt đến giá trị vượt quá Ksp. Tính nồng độ mol của các ion M2+ và CO32- trong dung dịch E khi đạt trạng thái cân bằng mới (sau khi MCO3 kết tủa).
2. Tiến hành nghiên cứu tính chất của một loại muối ngậm nước màu trắng của kim loại kiềm thổ M như trên (M ≠ Be) với công thức MX2·nH2O (X là halogen). Biết khối lượng mol của M nằm trong khoảng từ 50 g/mol đến 70 g/mol.
Các phương pháp thực nghiệm:
Thí nghiệm 1: Xác định khối lượng mol của MX2: Cân chính xác khoảng 1,0000 gam muối MX2nH2O (ký hiệu là mẫu 1) vào bình tam giác nung nóng. Sau khi nung đến khối lượng không đổi, để nguội trong bình hút ẩm và cân lại. Khối lượng chất rắn khan thu được (ký hiệu là mẫu 2) là 0,7128 gam. Sau đó hòa tan hoàn toàn mẫu 2 bằng dung dịch AgNO3 dư, thu được kết tủa AgX trắng. Lọc tách kết tủa, rửa sạch, sấy khô và cân chính xác. Khối lượng kết tủa AgX là 1,4352 gam.
Thí nghiệm 2: Xác định giá trị của n trong MX2nH2O: Cân chính xác khoảng 1,5000 gam muối MX2nH2O (ký hiệu là mẫu 3) đem nung đến khối lượng không đổi. Khối lượng chất rắn khan thu được (ký hiệu là mẫu 4) là 1,0234 gam. Tiếp tục đo khối lượng chính xác của ống nghiệm rỗng (ký hiệu là a). Đặt mẫu 4 vào ống nghiệm và đo lại khối lượng (ký hiệu là b). Sau đó, gắn ống nghiệm vào hệ thống chân kích thích thủy ngân để loại bỏ hơi nước và nung nóng ống nghiệm đến khối lượng không đổi. Để nguội ống nghiệm trong bình hút ẩm rồi cân lại (ký hiệu là c). Khối lượng nước bay hơi trong quá trình nung (ký hiệu là m(H2O)) được tính bằng công thức m(H2O) = (b - a) - (c - a).
Thí nghiệm 3: Xác định nhiệt độ phân hủy MX2nH2O: Cân chính xác khoảng 50,000 mg muối MX2nH2O (ký hiệu là mẫu 5) vào nồi nấu kim loại bạch kim. Đặt nồi vào thiết bị phân tích nhiệt trọng (TGA) và tiến hành đo. Dựa vào đường cong TGA - DTG thu được, xác định nhiệt độ bắt đầu phân hủy (Tbd) của MX2nH2O.
Cho biết: Khối lượng mol của Ag: 107,87 g/mol; Khối lượng mol của Cl: 35,45 g/mol; Khối lượng mol của Br: 79,90 g/mol; Khối lượng mol của I: 126,90 g/mol.
a) Xác định loại halogen trong phân tử MX2, giá trị chính xác của n trong công thức MX2nH2O và khối lượng mol của M.
b) Giải thích nguyên tắc hoạt động của phương pháp phân tích nhiệt trọng (TGA) và phân tích nhiệt trọng sai phân (DTG) trong việc xác định nhiệt độ phân hủy của MX2nH2O. Giải thích ý nghĩa của đường cong TGA - DTG thu được. Xác định khoảng nhiệt độ (T1 - T2) xảy ra quá trình phân hủy chính của MX2nH2O, biết T1 là nhiệt độ bắt đầu giảm khối lượng rõ rệt trên đường cong TGA và T2 là nhiệt độ kết thúc quá trình phân hủy (giao điểm giữa đường DTG và đường trục hoành trên đồ thị.
c) Dựa vào khối lượng ban đầu của mẫu 5 và khối lượng chất rắn khan thu được sau khi phân hủy hoàn toàn (x mg) (x được xác định từ đường cong TGA), tính khối lượng MX2 phân hủy ra và thành phần phần trăm theo khối lượng của MX2 trong MX2nH2O.
d) Chế tạo một hệ xác định nhiệt độ cháy của phản ứng hóa học đơn giản. Đặt lượng chính xác mẫu MX2nH2O (khoảng 100 mg) vào nồi đặt trong thiết bị trên. Nạp O2 vào buồng chứa của thiết bị với áp suất thích hợp. Châm tia điện để kích nổ phản ứng cháy của mẫu. đo nhiệt độ tăng lên của nước trong nhiệt lượng kế (ΔT) và xác định nhiệt dung (Cp) của nhiệt lượng kế bằng thí nghiệm hiệu chuẩn với axit benzoic. Sử dụng định luật Hess và các nhiệt tạo thành chuẩn của các chất tham gia và sản phẩm phản ứng, tính enthalpy cháy ΔH của phản ứng phân hủy MX2nH2O.
