Bài 5(VDC) : (2,0 điểm) Hỗn hợp X...

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

a) X + H₂SO₄ đặc nóng thì cả 2 kim loại Fe và Cu đều phản ứng.

Sản phẩm thu được có 1 kim loại => chắc chắn là Cu và Fe -> Fe²⁺ và axit hết.

=> m_{KL phản ứng} (x mol Fe và y mol Cu)

- Áp dụng định luật bảo toàn electron :

Cu  Cu⁺² + 2e

Fe  Fe⁺² + 2e

S⁺⁶ + 2e  S⁺⁴

=> n_e = 2n_Cu + 2n_Fe = 2n_SO2 => n_SO2

SO₂ hấp thụ vửa đủ trong Ba(OH)₂ : n_Ba(OH)2 > n_BaSO3

Ta xét 2 trường hợp :

+) TH₁ : Ba(OH)₂ dư

            Ba(OH)₂ + SO₂  BaSO₃ + H₂O

+) TH₂ : SO₂ hòa tan 1 phần kết tủa

            Ba(OH)₂ + SO₂  BaSO₃ + H₂O

            BaSO₃            +    SO₂ + H₂O  Ba(HSO₃)₂

Lập hệ phương trình 2 ẩn để giaỉ bài toán

=> m_Fe(X) , m_Cu

=> %m_Cu(X)  

=> Thành phần muối sunfat

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố :

=> n_H2SO4 => m_{dd H2SO4}

b)

Mỗi phần Y gồm có : FeSO₄ và CuSO₄

- Phần 1 : Y + KMnO₄

Áp dụng định luật bảo toàn e :

Fe⁺²  Fe⁺³ + 1e

Mn⁺⁷ + 5e  Mn⁺²

=> n_e = n_FeSO4 = 5n_KMnO4 => n_KMnO4

=> V_{dd KMnO4}

- Phần 2 : Nhúng thanh kim loại Zn vào :

Theo thứ tự phản ứng, Zn sẽ đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối trước :

            Zn + Cu²⁺  Zn²⁺ + Cu

=> m_{KL giảm} = m_Zn – m_Cu  < 0,465g (đề bài)

=> Zn phản ứng tiếp với FeSO₄

            Zn + FeSO₄  ZnSO₄ + Fe

=> m_{KL giảm}

=> n_{Zn pứ} => m_{Zn pứ}

Giải chi tiết:

a) X + H₂SO₄ đặc nóng thì cả 2 kim loại Fe và Cu đều phản ứng.

Sản phẩm thu được có 1 kim loại => chắc chắn là Cu và Fe -> Fe²⁺ và axit hết.

=> m_{KL phản ứng} = 20,48.(100% - 18,75%) = 16,64g (x mol Fe và y mol Cu)

=> 56x + 64y = 16,64g (1)

- Áp dụng định luật bảo toàn electron :

Cu  Cu⁺² + 2e

Fe  Fe⁺² + 2e

S⁺⁶ + 2e  S⁺⁴

=> n_e = 2n_Cu + 2n_Fe = 2n_SO2 => n_SO2 = x + y

SO₂ hấp thụ vửa đủ trong Ba(OH)₂ : n_Ba(OH)2 = 0,2 mol > n_BaSO3 = 0,12 mol

Ta xét 2 trường hợp :

+) TH₁ : Ba(OH)₂ dư

            Ba(OH)₂ + SO₂  BaSO₃ + H₂O

Mol                       0,12  ¬   0,12

=> x + y = 0,12 (2)

Từ (1) và (2) =>  => x = -1,12 (Loại)

+) TH₂ : SO₂ hòa tan 1 phần kết tủa

            Ba(OH)₂ + SO₂  BaSO₃ + H₂O

Mol     0,2         0,2     0,2

            BaSO₃            +    SO₂ + H₂O  Ba(HSO₃)₂

Mol     (0,2 – 0,12)        0,08

=> n_SO2 = x + y = 0,2 + 0,08 = 0,28 mol (3)

Từ (1) và (3) => => x = 0,16 ; y = 0,12 mol

=> m_Fe(X) = 0,16.56 = 8,96g => m_Cu = 20,48 – 8,96 = 11,52g

=> %m_Cu(X) = 56,25%

Như vậy muối sunfat gồm : 0,16 mol FeSO₄ và 0,12 mol CuSO₄

Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố :

n_S = n_H2SO4 = n_FeSO4 + n_CuSO4 + n_SO2 = 0,16 + 0,12 + 0,28 = 0,56 mol

=> m_H2SO4 = 54,88g => m_{dd H2SO4} = 57,17g

b)

Mỗi phần Y gồm có : 0,08 mol FeSO₄ và 0,06 mol CuSO₄

- Phần 1 : Y + KMnO₄

Áp dụng định luật bảo toàn e :

Fe⁺²  Fe⁺³ + 1e

Mn⁺⁷ + 5e  Mn⁺²

=> n_e = n_FeSO4 = 5n_KMnO4 => n_KMnO4 = 0,016 mol

=> V_{dd KMnO4} = 0,064 lit = 64 ml

- Phần 2 : Nhúng thanh kim loại Zn vào :

Theo thứ tự phản ứng, Zn sẽ đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối trước :

            Zn + Cu²⁺  Zn²⁺ + Cu

Mol     0,06 ¬ 0,06         0,06

=> m_{KL giảm} = m_Zn – m_Cu  = 65.0,06 – 64.0,06 = 0,06g < 0,465g (đề bài)

=> Zn phản ứng tiếp với FeSO₄

            Zn + FeSO₄  ZnSO₄ + Fe

Mol     a                                    a

=> m_{KL giảm} = 65a – 56a = 0,465 – 0,06

=> a = 0,045 mol

=> n_{Zn pứ} = 0,06 + 0,045 = 0,105 mol

=> m_{Zn pứ} = 6,825g