Cho 13,9 gam hỗn hộp X gồm Fe, Al tác dụng với V ml dung dịch H2SO4 2M vừa đủ thu được dung dịch Y và 7,84 lít khí H2 ở (ĐKTC).
a/ Tính thành phần % theo khối lượng của Fe, Al trong hỗn hộp X và tính V.
b/ Lấy một nữa hỗn hộp X tác dụng với H2SO4 đậm đặc, nóng thu được khí SO2 . Dẫn toàn bộ khí SO2 sinh ra vào 150ml dung dịch Ba(OH)2 1M. Tính khối lượng muối thu được
\(PTHH:\)
\(Fe+H_2SO_4--->FeSO_4+H_2\) \((1)\)
\(2Al+3H_2SO_4--->Al_2(SO_4)_3+3H_2\) \((2)\)
\(a)\)
Đặt \(nFe=a(mol)\),\(nAl=b(mol)\)
Mà khối lượng hai kim loại là 13,9 g
Ta có: \(56a+27b=13,9\) \((I)\)
Theo PTHH (1) và (2) \(nH_2=(a+1,5b)mol\)
\(nH_2=\dfrac{7,84}{22,4}=0,35(mol)\)
\(a+1,5b=0,35\) \((II)\)
Giai (I) và (II) \(\left\{{}\begin{matrix}a=0,2\\b=0,1\end{matrix}\right.\)
\(=> mFe=0,2.56=11,2 (g)\)
\(\%mFe=\dfrac{11,2.100\%}{13,9}=80,58\%\)
\(=>\%mAl=100\%-80,58\%=19,42\%\)
Theo PTHH : \(nH_2SO_4 = nH_2=0,35(mol)\)
\(VH_2SO_4=\dfrac{0,35}{2}=0,175 (l)\)
\(b)\) Vì chỉ lấy 1 nửa lượng khí X nên ta có:
\(nFe=0,1(mol)\)
\(nAl=0,05(mol)\)
\(2Fe+6H_2SO_4(đặc)-t^o->Fe_2(SO_4)_3+3SO_2+6H_2O\) \((3)\)
\(2Al+6H_2SO_4(đặc)-t^o-> Al_2(SO_4)_3+3SO_2+6H_2O\) \((4)\)
Theo PTHH (3) và (4) \(nSO_2=0,15+0,075=0,225(mol)\)
\(nBa(OH)2=1.0,15=0,15(mol)\)
Vì \(\dfrac{nSO_2}{nBa(OH)2 } = 1,5\)
=>. Sản phẩm gồm 2 muối
\(SO_2+Ba(OH)_2--->BaSO_3+H_2O\) \((5)\)
\(2SO_2+BaSO_3+H_2O--->Ba(HSO_3)_2\) \((6)\)
Theo (5) Ta chon nBa(OH)2 để tính,
\(=> nBaSO_3=0,15(mol)\)
\(nSO_2 (dư) = 0,225-0,15=0,075 (mol)\)
Theo (6) chon nSO2 dư để tính
\(=> nBaSO_3(đã dùng)=0,0375 (mol)\)
\(=> nBaSO_3(dư)=0,15-0,0375=0,1125(mol)\) \(=> mBaSO_3 =0,1125.217=24,4125(g)\)
\(nBa(HSO_3)_2 = 0,0375(mol)\) \(=> mBa(HSO_3)_2 = 0,0375 .299=11,2125(g)\)
\(=> m \)muối = \(24,4125+22,2125=35,625(g)\)
Qúa trình khử: \(H^{+1}_2+2e\rightarrow H^0_2\) (1)
1 (mol) 2(mol)
Qúa trình oxi hóa:
\(Fe^0+2e\rightarrow Fe^{+2}\) (2)
1(mol) 2(mol)
\(Al^0+3e\rightarrow Al^{+3}\) (3)
1(mol) 3(mol)
a. Gọi x, y lần lượt là số mol của Fe và Al trong hỗn hợp X.
Có: mX = mAl + mFe = 27y + 56x = 13,9 ( g ) (4).
Theo (2) và (3) ta được:
\(_{\sum}\)Số mol e trao đổi = 2x + 3y ( mol )
Mặt khác: \(n_{H_2}=\dfrac{7,84}{22,4}=0,35\left(mol\right)\)
Từ (1) \(\Rightarrow\sum\) số mol e trao đổi = 2 \(n_{H_2}\); hay:
2x + 3y = 2 . 0,35 (5)
Từ (4) và (5), giải hệ ta được: \(\left\{{}\begin{matrix}x=0,2\left(mol\right)\\y=0,1\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\%m_{Al}=\dfrac{27.0,1}{13,9}.100=19,424\%\)
\(\Rightarrow\%m_{Fe}=100\%-19,424\%=80,576\%\)
