dẫn V lít khí CO ở đktc đi qua ống sứ đựng 32gam oxit kim loại nung nóng, phản ứng kết thúc thu được một kim loại và hỗn hợp khí X, có tỷ khối so với hidro là 18. Dẫn toàn bộ khí X đi qua 500ml dung dịch Y gồm Ca(OH)2 0,9M và KOH 0,2M, phản ứng kết thúc thu được 40 gam kết tủa
Tính giá trị của V và tìm cthh của oxit kim loại trên
$n_{Ca(OH)_2} = 0,45(mol) ; n_{KOH} = 0,1(mol)$
$\Rightarrow n_{OH^-} = 0,45.2 + 0,1 = 1(mol)$
$n_{CaCO_3} = 0,4(mol)$
Gọi oxit cần tìm là $R_2O_n$
$R_2O_n + nCO \xrightarrow{t^o} 2R + nCO_2$
X gồm : $CO(a\ mol) ; CO_2(b\ mol)$
$\Rightarrow \dfrac{28a + 44b}{a + b} = 18.2(1)$
TH1 : Không sinh ra muối $HCO_3^-$
$2OH^- + CO_2 \to CO_3^{2-} + H_2O$
$Ca^{2+} + CO_3^{2-} \to CaCO_3$
$\Rightarrow n_{CO_2} = b = n_{CaCO_3} = 0,4(2)$
Từ (1)(2) suy ra : a = 0,4; b = 0,4
$n_{oxit} = \dfrac{1}{n}.n_{CO_2} = \dfrac{0,4}{n}(mol)$
$\Rightarrow \dfrac{0,4}{n}.(2R + 16n) = 32$
$\Rightarrow R = 32n$
Với n =2 thì R = 64(Cu). Vậy oxit là CuO
$n_{CO} = 0,4 + 0,4 = 0,8(mol) \Rightarrow V = 0,8.22,4 = 17,92(lít)$
TH2 : có tạo muối $HCO_3^-$
$OH^- + CO_2 \to HCO_3^-$
$n_{HCO_3^-} = n_{OH^-} - 2n_{CO_3^{2-}} = 1 - 0,4.2 =0,2(mol)$
$n_{CO_2} = n_{CO_3^{2-}} + n_{HCO_3^-} = 0,4 + 0,2 = 0,6(mol) (3)$
Từ (1)(2) suy ra: a = b = 0,6
$n_{oxit} = \dfrac{1}{n}.n_{CO_2} = \dfrac{0,6}{n}(mol)$
$\Rightarrow \dfrac{0,6}{n}.(2R + 16n) = 32$
$\Rightarrow R = \dfrac{56}{3}n$
Với n = 3 thì R = 56(Fe). Vậy oxit là $Fe_2O_3$
$n_{CO} = 0,6 + 0,6 = 1,2(mol) \Rightarrow V = 1,2.22,4 = 26,88(lít)$
Gọi CTHH của oxit kim loại là \(M_xO_y\)
Ta có: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Ca\left(OH\right)_2}=0,9.0,5=0,45\left(mol\right)\\n_{KOH}=0,2.0,5=0,1\left(mol\right)\\n_{CaCO_3}=\dfrac{40}{100}=0,4\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
PTHH:
\(M_xO_y+yCO\xrightarrow[]{t^o}xM+yCO_2\) (1)
\(CO_2+Ca\left(OH\right)_2\rightarrow CaCO_3\downarrow+H_2O\) (2)
\(CO_2+2KOH\rightarrow K_2CO_3+H_2O\) (3)
\(K_2CO_3+CO_2+H_2O\rightarrow2KHCO_3\) (4)
\(CaCO_3+CO_2+H_2O\rightarrow Ca\left(HCO_3\right)_2\) (5)
Ta có: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Ca\left(trong.CaCO_3\right)}=n_{CaCO_3}=0,4\left(mol\right)\\n_{Ca\left(trong.Ca\left(OH\right)_2\right)}=n_{Ca\left(OH\right)_2}=0,45\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
`=>` \(n_{Ca\left(trong.Ca\left(OH\right)_2\right)}>n_{Ca\left(trong.CaCO_3\right)}\)
\(M_X=18.2=36\left(g/mol\right)\)
Áp dụng sơ đồ đường chéo, ta có:
\(\dfrac{n_{CO_2}}{n_{CO}}=\dfrac{36-28}{44-36}=\dfrac{1}{1}\Rightarrow n_{CO_2}=n_{CO\left(dư\right)}\)
`=>` Có 2 trường hợp
`-` Trường hợp 1: Ca(OH)2 dư `=>` Không xảy ra (3), (4), (5)
\(\xrightarrow[]{\text{BTNT C}}n_{CO_2}=n_{CaCO_3}=0,4\left(mol\right)\)
Theo (1): \(n_{O\left(oxit\right)}=n_{CO_2}=0,4\left(mol\right)\)
`=>` \(n_{M_xO_y}=\dfrac{1}{y}n_O=\dfrac{0,4}{y}\left(mol\right)\)
`=>` \(M_{M_xO_y}=\dfrac{32}{\dfrac{0,4}{y}}=80y\left(g/mol\right)\)
`=>` \(xM_M+16y=80y\)
`=>` \(M_M=\dfrac{80y-16y}{x}=\dfrac{64y}{x}=32.\dfrac{2y}{x}\left(g/mol\right)\)
`(2y)/x = 2 = > M_M = 32.2 = 64 => M: Cu`
`=>` CTHH của oxit là `CuO`
\(n_{CO\left(dư\right)}=n_{CO_2}=0,4\left(mol\right)\\ \xrightarrow[]{\text{BTNT C}}n_{CO\left(bđ\right)}=n_{CO_2}+n_{CO\left(dư\right)}=0,4+0,4=0,8\left(mol\right)\)
`=> V = 0,8.22,4 = 17,92 (l)`
`-` Trường hợp 2:
\(\xrightarrow[]{\text{BTNT Ca, K}}\left\{{}\begin{matrix}n_{Ca\left(HCO_3\right)_2}=n_{Ca\left(OH\right)_2}-n_{CaCO_3}=0,05\left(mol\right)\\n_{KHCO_3}=n_{KOH}=0,1\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
\(\xrightarrow[]{\text{BTNT C}}n_{CO_2}=n_{KHCO_3}+n_{CaCO_3}+2n_{Ca\left(HCO_3\right)_2}=0,6\left(mol\right)\)
Theo (1): \(n_{O\left(oxit\right)}=n_{CO_2}=0,6\left(mol\right)\)
`=>` \(n_{M_xO_y}=\dfrac{1}{y}n_O=\dfrac{0,6}{y}\left(mol\right)\)
`=>` \(M_{M_xO_y}=\dfrac{32}{\dfrac{0,6}{y}}=\dfrac{160}{3}y\left(g/mol\right)\)
`=>` \(xM_M+16y=\dfrac{160}{3}y\)
`=>` \(M_M=\dfrac{\dfrac{160}{3}y-16y}{x}=\dfrac{112y}{3x}=\dfrac{56}{3}.\dfrac{2y}{x}\left(g/mol\right)\)
`(2y)/x = 3 => M_M = (56)/3 . 3 = 56 => M: Fe`
`=>` CTHH của oxit là `Fe_2O_3
\(n_{CO\left(dư\right)}=n_{CO_2}=0,6\left(mol\right)\\ \xrightarrow[]{\text{BTNT C}}n_{CO\left(bđ\right)}=n_{CO_2}+n_{CO\left(dư\right)}=1,2\left(mol\right)\)
`=> V = 1,2.22,4 = 26,88 (l)`
