(a) Hòa tan hoàn toàn m (gam) hỗn...

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

a)

Gọi số mol Al và Mg lần lượt là x và y (mol)

Viết quá trình nhường, nhận e

Dùng phương pháp bảo toàn electron: n_{e(KL nhường)} = n_{e( N+5 nhận)} (1)

Quan sát đồ thị: tại giá trị V= 0,1 lít bắt đầu đường đồ thị đi lên => đây là lượng NaOH dùng để trung hòa HNO₃ dư => n_HNO3 dư = ?

Tại V = 1,1 lít thì đồ thị đạt cực đại, sau đó lại đi xuống => Al(OH)₃ bị hòa tan 1 phần

Gọi số mol của Al(OH)₃ còn lại là z (mol)

Áp dụng công thức: n_NaOH = n_{HNO3 dư} + 2n_Mg2+ + 4n_Al(OH)3 – n_{Al(OH)3 còn lại} = 1,1 (2)

m↓ = m_Mg(OH)2 + m_{Al(OH)3 còn lại} = 16,5 (3)

Từ (1), (2), (3) => x, y, z = ?

=> m = m_Al + m_Mg = 27x+ 24y = ? (g)

n_HNO3 = n_{HNO3 dư} + 2n_N2 + 2n_N2O  + 3n_Al(NO3)3 + 2n_Mg(NO3)2 = ?

b) 

Gọi công thức chung của x là C_xH_yO_z

Hợp chất hữu cơ X có M_X < 200 => m_O < 200.32/100 => m_O < 64 => z < 4

Mà X phản ứng với NaHCO₃ sinh ra khí nên X là axit

=> 2 ≤ z < 4

\(\begin{gathered}
+ {\text{ }}z = 2:{M_X} = {m_O}.\frac{{100}}{{32}} = 32.\frac{{100}}{{32}} = 100 \hfill \\
\to 12x + y + 32 = 100 \to 12x + y = 68 \to y = 68 - 12x \hfill \\
\end{gathered} \)

Mà 0 < H ≤ 2C + 2 => 0 < y ≤ 2x + 2 => 0 < 68 – 12x ≤ 2x + 2 => 4,7 ≤ x < 5,67 => x = 5

CTPT của X là C₅H₈O₂ => CTCT thỏa mãn

\(\begin{gathered}
+ {\text{ }}z = 3:{M_X} = {m_O}.\frac{{100}}{{32}} = 48.\frac{{100}}{{32}} = 150 \hfill \\
\to 12x + y + 48 = 150 \to 12x + y = 102 \to y = 102 - 12x \hfill \\
\end{gathered} \)

 Mà 0 < H ≤ 2C + 2 => 0 < y ≤ 2x + 2 => 0 < 102 – 12x ≤ 2x + 2 => 7,14 ≤ x < 8,5 => x = 8

CTPT của X là C₈H₆O₃  => CTCT thỏa mãn là:

Giải chi tiết:

a) Tóm tắt:

\(\left\{ \begin{gathered}
Al:x\,(mol) \hfill \\
Mg:\,y\,(mol) \hfill \\
\end{gathered} \right. + V(ml)HN{O_3}\,2M\xrightarrow{{}}\left\langle \begin{gathered}
0,1\,mol\left. {\left\{ \begin{gathered}
{N_2} \hfill \\
{N_2}O \hfill \\
\end{gathered} \right.} \right\}\overline M = 1,125.32 = 36 \hfill \\
\left\{ \begin{gathered}
A{l^{3 + }}:\,x\,(mol) \hfill \\
M{g^{2 + }}:y\,(mol) \hfill \\
{H^{ + \,}}du \hfill \\
\end{gathered} \right.\xrightarrow{{ + NaOH\,1M}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

 Gọi số mol của N₂ và N₂O lần lượt là a và b (mol)

Ta có:

\(\left\{ \begin{gathered}
a + b = \,0,1 \hfill \\
28a + 4b = 0,1.36 \hfill \\
\end{gathered} \right. = > \left\{ \begin{gathered}
a = 0,05 \hfill \\
b = 0,05 \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

 Quá trình nhường electron                           Quá trình nhận electron

Mg → Mg²⁺ +2e                                          2N⁺⁵ + 10e → N₂

x                → 2x                                                        0,5← 0,05   (mol)

Al→ Al³⁺ +3e                                              2N⁺⁵ + 8e → N₂O

y → 3y                                                                    0,4  ← 0,05     (mol)

n_{e (KL nhường)} = n_{e(N+5 nhận)}

=> 2x + 3y = 0,5 + 0,4 (1)

Từ đồ thị ta thấy tại giá trị V= 0,1 (lít) tức n_NaOH = 0,1 (mol) mới bắt đầu xuất hiện kết tủa

=> lượng NaOH này chính là lượng để trung hòa HNO₃ dư sau phản ứng

=> n_HNO3 dư = n_NaOH = 0,1 (mol)

Ta thấy tại giá trị V= 1,1 (lít) tức n_NaOH = 1,1 (lít) đồ thị đi lên cực đại, sau đó lại đi xuống => kết tủa đạt cực đại sau đó bị hòa tan 1 phần ( chỉ có Al(OH)₃ bị hoàn tan)

Khi cho NaOH từ từ vào dung dich Z xảy ra phản ứng:

H⁺ + OH^- → H₂O

0,1 → 0,1                  (mol)

Mg²⁺ + 2OH^- → Mg(OH)₂↓

x      → 2x                                (mol)

Al³⁺ + 3OH^- → Al(OH)₃↓

y    → 3y      →y                     (mol)

Al(OH)₃↓ + OH^- → AlO₂^- + 2H₂O

(y – z )   → (y –z)                   (mol)

Gọi số mol của Al(OH)₃ còn lại không bị hoàn tan là z (mol)

=> ta có: ∑ n_NaOH = n_H+dư + 2n_Mg2+ + 4n_Al3+ - n_Al(OH)3

=> 0,1 +2x + 4y – z = 1,1 (2)

Mặt khác: ∑ m_{kết  tủa} = m_Mg(OH)2 + m_{Al(OH)3 chưa hòa tan}

=> 58x + 78z = 16,5 (3)

Từ (1), (2) và (3) => x = 0,2 ; y = 0,15 và z = 0,1 (mol)

=> m = m_Al + m_Mg = 0,2.27 + 0,15.24 = 9 (g)

n_HNO3 = n_{HNO3 dư} + 2n_N2 + 2n_N2O  + 3n_Al(NO3)3 + 2n_Mg(NO3)2 = 0,1 + 2.0,05 + 2. 0,05 + 3.0,2 + 2.0,15 = 1,2 (mol)

=> V_HNO3 = n : C_M = 1,2 : 2 = 0,6 (lít) = 600 (ml)

(b) Gọi công thức chung của x là C_xH_yO_z

Hợp chất hữu cơ X có M_X < 200 => m_O < 200.32/100 => m_O < 64 => z < 4

Mà X phản ứng với NaHCO₃ sinh ra khí nên X là axit

=> 2 ≤ z < 4

\(\begin{gathered}
+ {\text{ }}z = 2:{M_X} = {m_O}.\frac{{100}}{{32}} = 32.\frac{{100}}{{32}} = 100 \hfill \\
\to 12x + y + 32 = 100 \to 12x + y = 68 \to y = 68 - 12x \hfill \\
\end{gathered} \)

Mà 0 < H ≤ 2C + 2 => 0 < y ≤ 2x + 2 => 0 < 68 – 12x ≤ 2x + 2 => 4,7 ≤ x < 5,67 => x = 5

CTPT của X là C₅H₈O₂ có độ bất bão hòa là k = (2.5 + 2 – 8)/2 = 2

CTCT thỏa mãn là:

\(\begin{gathered}
+ {\text{ }}z = 3:{M_X} = {m_O}.\frac{{100}}{{32}} = 48.\frac{{100}}{{32}} = 150 \hfill \\
\to 12x + y + 48 = 150 \to 12x + y = 102 \to y = 102 - 12x \hfill \\
\end{gathered} \)

Mà 0 < H ≤ 2C + 2 => 0 < y ≤ 2x + 2 => 0 < 102 – 12x ≤ 2x + 2 => 7,14 ≤ x < 8,5 => x = 8

CTPT của X là C₈H₆O₃ có độ bất bão hòa là k = (2.8 + 2 – 6)/2 = 6

CTCT thỏa mãn là: