Google
Câu hỏi: Hòa tan hoàn toàn 27,04 gam hỗn hợp X gồm Mg(NO3)2, Al2O3, Mg và Al vào dung dịch chứa NaNO3 và 2,16 mol HCl. Sau phản ứng kết thúc thu được dung dịch Y chỉ chứa các muối và 6,272 lít hỗn hợp khí Z (đktc) gồm N2O và H2. Tỉ khối của Z so với He là 5. Dung dịch Y tác dụng tối đa với dung dịch chứa 2,28 mol NaOH thu được kết tủa. Lấy kết tủa nung ngoài không khí tới khối lượng không đổi thu được 19,2 gam chất rắn. Khối lượng của Al trong hỗn hợp X gần nhấtvới giá trị nào sau đây?
A. 6,45.
B. 7,82.
C. 6,34.
D. 7,79.
A. 6,45.
B. 7,82.
C. 6,34.
D. 7,79.
Phương pháp:
Quy đổi, bảo toàn điện tích, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron.
Hướng dẫn giải:
Xét hỗn hợp khí Z có ${{\text{n}}_{\text{Z}}}={{\text{n}}_{\text{N}2\text{O}}}+{{\text{n}}_{\text{H}2}}=0,28\text{mol v }\!\!\grave{\mathrm{a}}\!\!\text{ }{{\text{m}}_{\text{Z}}}={{\text{M}}_{\text{Z}}}\text{.}{{\text{n}}_{\text{Z}}}=20.0,28=44{{\text{n}}_{\text{N}2\text{O}}}+2{{\text{n}}_{\text{H}2}}=5,6$ (g)
$\to {{\text{n}}_{\text{N}2O}}=0,12\text{mol v }\!\!\grave{\mathrm{a}}\!\!\text{ }{{\text{n}}_{\text{H}2}}=0,16\text{mol}$
Quy đổi hỗn hợp X thành $\left\{ \begin{array}{*{35}{l}}
\text{Mg}:\text{x}(\text{mol}) \\
\text{Al}:\text{y}(\text{mol}) \\
\text{N}{{\text{O}}_{3}}:\text{z}(\text{mol}) \\
\text{O}:\text{t}(\text{mol}) \\
\end{array} \right.$
$\to {{\text{m}}_{\text{X}}}=24\text{x}+27\text{y}+62\text{z}+16\text{t}=27,04(\text{g})(1)$
Lại có chất rắn thu được sau khi nung kết tủa của phản ứng Y+ NaOH là
$\text{MgO}\to {{\text{n}}_{\text{MgO}}}=19,2:40=0,48$ mol
Bảo toàn Mg có x = 0,48 (mol) (2)
Ta có: $10{{\text{H}}^{+}}+2\text{NO}_{{{3}^{-}}}^{{}}+8\text{e}\to 5{{\text{H}}_{2}}\text{O}+{{\text{N}}_{2}}\text{O}$
$2{{\text{H}}^{+}}+2\text{e}\to {{\text{H}}_{2}}$
$2{{\text{H}}^{+}}+\text{O}+2\text{e}\to {{\text{H}}_{2}}\text{O}$
$10{{\text{H}}^{+}}+\text{NO}_{{{3}^{-}}}^{{}}+8\text{e}\to 3{{\text{H}}_{2}}\text{O}+\text{NH}_{{{4}^{+}}}^{{}}$ (có thể có phản ứng này)
${{\text{n}}_{\text{HCl}}}=2,16=10.0,12+2.0,16+2.\text{t}+10\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}\leftrightarrow 2\text{t}+10\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}=0,64(3)$
Bảo toàn N có ${{\text{n}}_{\text{NaNO}3}}+{{\text{n}}_{\text{NO}3}}={{\text{n}}_{\text{NH}4+}}^{{}}+2{{\text{n}}_{\text{N}2\text{O}}}\to {{\text{n}}_{\text{NaNO}3}}={{\text{n}}_{\text{NH}{{4}^{+}}}}+2.0,12-\text{z}$
Dung dịch Y sau phản ứng chỉ có muối gồm các ion $\text{N}{{\text{a}}^{+}},\text{M}{{\text{g}}^{2+}},\text{A}{{\text{l}}^{3+}},\text{C}{{\text{l}}^{-}}$ và có thể có NH4+ nên bảo toàn điện tích có:
${{\text{n}}_{\text{N}{{\text{a}}^{+}}}}+2\text{n}_{\text{M}{{\text{g}}^{2+}}}^{{}}+3\text{n}_{\text{A}{{\text{l}}^{3+}}}^{{}}+\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}=\text{n}_{\text{C}{{\text{l}}^{-}}}^{{}}\to \text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}+2.0,12-\text{z}+2\text{x}+3\text{y}+\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}=2,16\left( 4 \right)$
Y+ NaOH thì ${{\text{n}}_{\text{NaOH}}}=2,28=2\text{n}_{\text{M}{{\text{g}}^{2+}}}^{{}}+4\text{n}_{\text{A}{{\text{l}}^{3+}}}^{{}}+\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}=2\text{x}+4\text{y}+\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}\left( 5 \right)$
Giải (1)(2)(3)(4)(5) có x = 0,48 mol; y = 0,32 mol; z = 0,08 mol; t = 0,12 mol và nNH4+ = 0,04 mol
Xét hỗn hợp X có ${{\text{n}}_{\text{A}12O3}}={{\text{n}}_{\text{O}(X)}}:3=\text{t}:3=0,12:3=0,04$ mol
Bảo toàn Al có ${{\text{n}}_{\text{Al}(\text{X})}}=2{{\text{n}}_{\text{A}12\text{O}3}}+{{\text{n}}_{\text{Al}}}\to 0,32=2.0,04+{{\text{n}}_{\text{A}1}}\to {{\text{n}}_{\text{Al}}}=0,24\text{mol}\to {{\text{m}}_{\text{Al}}}=0,24.27=6,48$ gam gần nhất với 6,45 gam
Quy đổi, bảo toàn điện tích, bảo toàn nguyên tố, bảo toàn electron.
Hướng dẫn giải:
Xét hỗn hợp khí Z có ${{\text{n}}_{\text{Z}}}={{\text{n}}_{\text{N}2\text{O}}}+{{\text{n}}_{\text{H}2}}=0,28\text{mol v }\!\!\grave{\mathrm{a}}\!\!\text{ }{{\text{m}}_{\text{Z}}}={{\text{M}}_{\text{Z}}}\text{.}{{\text{n}}_{\text{Z}}}=20.0,28=44{{\text{n}}_{\text{N}2\text{O}}}+2{{\text{n}}_{\text{H}2}}=5,6$ (g)
$\to {{\text{n}}_{\text{N}2O}}=0,12\text{mol v }\!\!\grave{\mathrm{a}}\!\!\text{ }{{\text{n}}_{\text{H}2}}=0,16\text{mol}$
Quy đổi hỗn hợp X thành $\left\{ \begin{array}{*{35}{l}}
\text{Mg}:\text{x}(\text{mol}) \\
\text{Al}:\text{y}(\text{mol}) \\
\text{N}{{\text{O}}_{3}}:\text{z}(\text{mol}) \\
\text{O}:\text{t}(\text{mol}) \\
\end{array} \right.$
$\to {{\text{m}}_{\text{X}}}=24\text{x}+27\text{y}+62\text{z}+16\text{t}=27,04(\text{g})(1)$
Lại có chất rắn thu được sau khi nung kết tủa của phản ứng Y+ NaOH là
$\text{MgO}\to {{\text{n}}_{\text{MgO}}}=19,2:40=0,48$ mol
Bảo toàn Mg có x = 0,48 (mol) (2)
Ta có: $10{{\text{H}}^{+}}+2\text{NO}_{{{3}^{-}}}^{{}}+8\text{e}\to 5{{\text{H}}_{2}}\text{O}+{{\text{N}}_{2}}\text{O}$
$2{{\text{H}}^{+}}+2\text{e}\to {{\text{H}}_{2}}$
$2{{\text{H}}^{+}}+\text{O}+2\text{e}\to {{\text{H}}_{2}}\text{O}$
$10{{\text{H}}^{+}}+\text{NO}_{{{3}^{-}}}^{{}}+8\text{e}\to 3{{\text{H}}_{2}}\text{O}+\text{NH}_{{{4}^{+}}}^{{}}$ (có thể có phản ứng này)
${{\text{n}}_{\text{HCl}}}=2,16=10.0,12+2.0,16+2.\text{t}+10\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}\leftrightarrow 2\text{t}+10\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}=0,64(3)$
Bảo toàn N có ${{\text{n}}_{\text{NaNO}3}}+{{\text{n}}_{\text{NO}3}}={{\text{n}}_{\text{NH}4+}}^{{}}+2{{\text{n}}_{\text{N}2\text{O}}}\to {{\text{n}}_{\text{NaNO}3}}={{\text{n}}_{\text{NH}{{4}^{+}}}}+2.0,12-\text{z}$
Dung dịch Y sau phản ứng chỉ có muối gồm các ion $\text{N}{{\text{a}}^{+}},\text{M}{{\text{g}}^{2+}},\text{A}{{\text{l}}^{3+}},\text{C}{{\text{l}}^{-}}$ và có thể có NH4+ nên bảo toàn điện tích có:
${{\text{n}}_{\text{N}{{\text{a}}^{+}}}}+2\text{n}_{\text{M}{{\text{g}}^{2+}}}^{{}}+3\text{n}_{\text{A}{{\text{l}}^{3+}}}^{{}}+\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}=\text{n}_{\text{C}{{\text{l}}^{-}}}^{{}}\to \text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}+2.0,12-\text{z}+2\text{x}+3\text{y}+\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}=2,16\left( 4 \right)$
Y+ NaOH thì ${{\text{n}}_{\text{NaOH}}}=2,28=2\text{n}_{\text{M}{{\text{g}}^{2+}}}^{{}}+4\text{n}_{\text{A}{{\text{l}}^{3+}}}^{{}}+\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}=2\text{x}+4\text{y}+\text{n}_{\text{NH}{{4}^{+}}}^{{}}\left( 5 \right)$
Giải (1)(2)(3)(4)(5) có x = 0,48 mol; y = 0,32 mol; z = 0,08 mol; t = 0,12 mol và nNH4+ = 0,04 mol
Xét hỗn hợp X có ${{\text{n}}_{\text{A}12O3}}={{\text{n}}_{\text{O}(X)}}:3=\text{t}:3=0,12:3=0,04$ mol
Bảo toàn Al có ${{\text{n}}_{\text{Al}(\text{X})}}=2{{\text{n}}_{\text{A}12\text{O}3}}+{{\text{n}}_{\text{Al}}}\to 0,32=2.0,04+{{\text{n}}_{\text{A}1}}\to {{\text{n}}_{\text{Al}}}=0,24\text{mol}\to {{\text{m}}_{\text{Al}}}=0,24.27=6,48$ gam gần nhất với 6,45 gam
Đáp án A.
