Google
Câu hỏi: Hòa tan hoàn toàn 21,5 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, FeO, Cu(NO3)2 cần dùng hết 430 ml dung dịch H2SO4 1M, thu được 0,19 mol hỗn hợp khí Y gồm hai khí không màu, có một khí hóa nâu ngoài không khí, có tỉ khối hơi so với H2 bằng 5,421; dung dịch Z chỉ chứa các muối sunfat trung hòa. Cô cạn dung dịch Z thu được 56,9 gam muối khan. Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp X là
A. 20,09%.
B. 19,09%.
C. 18,49%.
D. 18,09%.
A. 20,09%.
B. 19,09%.
C. 18,49%.
D. 18,09%.
Hỗn hợp Y gồm H2 (a mol) và NO (b mol).
$\to a+b=0,19$ $\left( * \right)$
Ta có: ${{d}_{Y/{{H}_{2}}}}=5,421\to {{M}_{Y}}=2.5,421=10,842\to {{m}_{Y}}=0,19.10,842=2,05998 gam$
$\to 2a+30b=2,05998$ $\left( ** \right)$
Từ $\left( * \right)$ và $\left( ** \right)$ suy ra: $a=0,13$ ; $b=0,06$
Ta có quá trình: $X\underbrace{\left\{ \begin{aligned}
& Al \\
& Zn \\
& FeO \\
& Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}} \\
\end{aligned} \right.}_{21,5 gam}\xrightarrow[{}]{\underbrace{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}_{0,43 mol}}\underbrace{Z}_{56,9 gam}+Y\left\{ \begin{aligned}
& \underbrace{{{H}_{2}}}_{0,13 mol} \\
& \underbrace{NO}_{0,06 mol} \\
\end{aligned} \right.+{{H}_{2}}O$
Bảo toàn khối lượng: ${{m}_{x}}+{{m}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}={{m}_{Z}}+{{m}_{Y}}+{{m}_{{{H}_{2}}O}}$
$\to {{m}_{{{H}_{2}}O}}=21,5+0,43.98-56,9-0,13.2-0,06.30=4,68 gam$
$\to {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,26 mol$
Bảo toàn nguyên tố H thấy: ${{n}_{H\left( {{H}_{2}}S{{O}_{4}} \right)}}=0,86 mol>{{n}_{H\left( {{H}_{2}}O \right)}}+{{n}_{H\left( {{H}_{2}} \right)}}=0,78 mol$
→ Sản phẩm có chứa muối amoni: ${{n}_{NH_{4}^{+}}}=\dfrac{0,86-0,78}{4}=0,02 mol$
Bảo toàn nguyên tố N: $2{{n}_{Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}}}={{n}_{NH_{4}^{+}}}+{{n}_{NO}}\to {{n}_{Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}}}=\dfrac{0,02+0,06}{2}=0,04 mol$
Al → Al+3 + 3e4H+ + $NO_{3}^{-}$ + 3e → NO + 2H2O
Zn → Zn2+ + 2e10H+ + $NO_{3}^{-}$ + 8e → $NH_{4}^{+}$ + 3H2O
2H+ + 2e → H2
2H+ + O → H2O
Ta có: ${{n}_{{{H}^{+}}}}=4{{n}_{NO}}+10{{n}_{NH_{4}^{+}}}+2{{n}_{{{H}_{2}}}}+2{{n}_{O\left( FeO \right)}}$
$\to {{n}_{O\left( FeO \right)}}=\dfrac{2.0,43-4.0,06-10.0,02-2.0,13}{2}=0,08 mol$
$\to {{n}_{FeO}}=0,08 mol$
Gọi số mol của Al và Zn lần lượt là x và y mol.
$\to 27x+65y=21,5-0,04.188-0,08.72=8,22$ $\left( *** \right)$
Bảo toàn electron: $3x+2y=3.0,06+8.0,02+2.0,13=0,6$ $\left( **** \right)$
Từ $\left( *** \right)$ và $\left( **** \right)$ suy ra: $x=0,16$ ; $y=0,06$
$\to \%{{m}_{Al}}=\dfrac{0,16.27}{21,5}.100\%\approx 20,09\%$
Chú ý: Các kim loại như Mg, Al, Zn khi phản ứng với HNO3 loãng hoặc dung dịch H+, $NO_{3}^{-}$ chú ý đến sản phẩm khử có thể có $NH_{4}^{+}$.
$\to a+b=0,19$ $\left( * \right)$
Ta có: ${{d}_{Y/{{H}_{2}}}}=5,421\to {{M}_{Y}}=2.5,421=10,842\to {{m}_{Y}}=0,19.10,842=2,05998 gam$
$\to 2a+30b=2,05998$ $\left( ** \right)$
Từ $\left( * \right)$ và $\left( ** \right)$ suy ra: $a=0,13$ ; $b=0,06$
Ta có quá trình: $X\underbrace{\left\{ \begin{aligned}
& Al \\
& Zn \\
& FeO \\
& Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}} \\
\end{aligned} \right.}_{21,5 gam}\xrightarrow[{}]{\underbrace{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}_{0,43 mol}}\underbrace{Z}_{56,9 gam}+Y\left\{ \begin{aligned}
& \underbrace{{{H}_{2}}}_{0,13 mol} \\
& \underbrace{NO}_{0,06 mol} \\
\end{aligned} \right.+{{H}_{2}}O$
Bảo toàn khối lượng: ${{m}_{x}}+{{m}_{{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}}={{m}_{Z}}+{{m}_{Y}}+{{m}_{{{H}_{2}}O}}$
$\to {{m}_{{{H}_{2}}O}}=21,5+0,43.98-56,9-0,13.2-0,06.30=4,68 gam$
$\to {{n}_{{{H}_{2}}O}}=0,26 mol$
Bảo toàn nguyên tố H thấy: ${{n}_{H\left( {{H}_{2}}S{{O}_{4}} \right)}}=0,86 mol>{{n}_{H\left( {{H}_{2}}O \right)}}+{{n}_{H\left( {{H}_{2}} \right)}}=0,78 mol$
→ Sản phẩm có chứa muối amoni: ${{n}_{NH_{4}^{+}}}=\dfrac{0,86-0,78}{4}=0,02 mol$
Bảo toàn nguyên tố N: $2{{n}_{Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}}}={{n}_{NH_{4}^{+}}}+{{n}_{NO}}\to {{n}_{Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}}}=\dfrac{0,02+0,06}{2}=0,04 mol$
Al → Al+3 + 3e4H+ + $NO_{3}^{-}$ + 3e → NO + 2H2O
Zn → Zn2+ + 2e10H+ + $NO_{3}^{-}$ + 8e → $NH_{4}^{+}$ + 3H2O
2H+ + 2e → H2
2H+ + O → H2O
Ta có: ${{n}_{{{H}^{+}}}}=4{{n}_{NO}}+10{{n}_{NH_{4}^{+}}}+2{{n}_{{{H}_{2}}}}+2{{n}_{O\left( FeO \right)}}$
$\to {{n}_{O\left( FeO \right)}}=\dfrac{2.0,43-4.0,06-10.0,02-2.0,13}{2}=0,08 mol$
$\to {{n}_{FeO}}=0,08 mol$
Gọi số mol của Al và Zn lần lượt là x và y mol.
$\to 27x+65y=21,5-0,04.188-0,08.72=8,22$ $\left( *** \right)$
Bảo toàn electron: $3x+2y=3.0,06+8.0,02+2.0,13=0,6$ $\left( **** \right)$
Từ $\left( *** \right)$ và $\left( **** \right)$ suy ra: $x=0,16$ ; $y=0,06$
$\to \%{{m}_{Al}}=\dfrac{0,16.27}{21,5}.100\%\approx 20,09\%$
Chú ý: Các kim loại như Mg, Al, Zn khi phản ứng với HNO3 loãng hoặc dung dịch H+, $NO_{3}^{-}$ chú ý đến sản phẩm khử có thể có $NH_{4}^{+}$.
Đáp án A.