Câu 25: Khử hoàn toàn 16 gam 1 oxit của kim loại R bằng dòng khí CO dư thu được khí X. Dẫn khí X vào 200 ml dung dịch Ba(OH)2 đến khi phản ứng hoàn toàn thu được 39,4gam kết tủa và dung dịch Y. Cho dung dịch K2SO4 dư vào dung dịch Y lại thấy xuất hiện tiếp 11,65 gam chất rắn không tan. Xác định nồng độ mol của dung dịch Ba(OH)2 và tìm kim loại R.
Gọi CTHH của oxit là \(R_xO_y\)
Ta có: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{BaCO_3}=\dfrac{39,4}{197}=0,2\left(mol\right)\\n_{BaSO_4}=\dfrac{11,65}{233}=0,05\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
PTHH: \(R_xO_y+yCO\xrightarrow[]{t^o}xR+yCO_2\) (1)
\(Ba\left(OH\right)_2+CO_2\rightarrow BaCO_3\downarrow+H_2O\) (2)
Có thể xảy ra: \(Ba\left(OH\right)_2+2CO_2\rightarrow Ba\left(HCO_3\right)_2\) (3)
\(Ba\left(OH\right)_2+K_2SO_4\rightarrow BaSO_4\downarrow+2KOH\) (4)
Hoặc: \(Ba\left(HCO_3\right)_2+K_2SO_4\rightarrow BaSO_4\downarrow+2KHCO_3\) (5)
BTNT Ba: \(n_{Ba\left(OH\right)_2}=n_{BaCO_3}+n_{BaSO_4}=0,25\left(mol\right)\)
`=>` \(C_{M\left(Ba\left(OH\right)_2\right)}=\dfrac{0,25}{0,2}=1,25M\)
`-` TH1: Kết tủa chưa bị hòa tan => Không xảy ra PT (3), (5)
Theo PT (2): `n_{CO_2} = n_{BaCO_3} = 0,2 (mol)`
Theo PT (1): \(n_{O\left(oxit\right)}=n_{CO_2}=0,2\left(mol\right)\)
`=>` \(\left\{{}\begin{matrix}n_R=\dfrac{x}{y}n_O=\dfrac{0,2x}{y}\left(mol\right)\\m_R=16-0,2.16=12,8\left(g\right)\end{matrix}\right.\)
`=>` \(M_R=\dfrac{m_R}{n_R}=\dfrac{12,8}{\dfrac{0,2x}{y}}=\dfrac{64y}{x}=32.\dfrac{2y}{x}\left(g/mol\right)\)
Với `(2y)/x = 2 => M_R = 32.2 = 64 (g//mol)`
`=> R` là `Cu`
`-` TH2: Kết tủa đã bị hòa tan một phần => Không xảy ra PT (4)
Theo PT (5): \(n_{Ba\left(HCO_3\right)_2}=n_{BaSO_4}=0,05\left(mol\right)\)
BTNT C: `n_{CO_2} = n_{BaCO_3} + 2n_{Ba(HCO_3)_2} = 0,3 (mol)`
Theo PT (1): \(n_{O\left(oxit\right)}=n_{CO_2}=0,3\left(mol\right)\)
`=>` \(\left\{{}\begin{matrix}n_R=\dfrac{x}{y}n_O=\dfrac{0,3x}{y}\left(mol\right)\\m_R=16-0,3.16=11,2\left(g\right)\end{matrix}\right.\)
`=>` \(M_R=\dfrac{11,2}{\dfrac{0,3x}{y}}=\dfrac{112y}{3x}=\dfrac{56}{3}.\dfrac{2y}{x}\left(g/mol\right)\)
Với `(2y)/x = 3 => M_R = (56)/3 . 3 = 56 (g//mol)`
`=> R` là `Fe`