Hòa tan hoàn toàn a gam kim loại M (hóa trị không đổi) vào b gam dd HCl thu được dd D. Thêm 240g dd NaHCO3 7% vào dd D thì tác dụng vừ đủ lượng HCl dư. Sau phản ứng thu được dd E có nồng độ phần trăm của NaCl và muối clorua của M tương ứng là 2,5% và 8,12%. Thêm tiếp lượng dd NaOH vào dd E. Lọc tách kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi thu được 16g chất rắn. Xác định kim loại M và C% dd HCl đã dùng.
* Giải:
Gọi n là hóa trị của M (n nguyên dương)
Các phương trình pứ xảy ra:
(1) M + n HCl → MCln + H2↑
(2) HCl dư + NaHCO3 → NaCl + CO2↑ + H20
(3) MCln + n NaOH → M(OH)n ↓ + n NaCl
(4) 2M(OH)n → M2On + n H2O
Theo (2) ta có:
n NaHCO3 = n NaCl = (240 x 7) / (100 x 84) = 0,2 mol = n HCl dư
m dd E = 0,2 x 58,5 x 100 / 2,5 = 468 g
m MCln = 468 x 8,12 / 100 = 38 g
Từ (3) và (4) ta có: 1/2 x n MCln = n M2On
38 / [2 x (M + 35,5n)] = 16 / (2M + 16n)
⇒ M = 12n
⇒ Chỉ có n = 2 và M = 24 (Mg) thỏa. Vậy kim loại là Magiê.
Từ (1) (2) & (4) cho ta:
n Mg = n MgO = 16 / 40 = 0,4 mol = n H2
Do đó a = 0,4 x 24 = 9,6 g và m H2↑ = 0,4 x 2 = 0,8g
n CO2 = n NaCl = 0,2 mol ⇒ m CO2 = 0,2 x 44 = 8,8 g
Mặt khác:
m dd E = a + b - 0,8 + 240 - 8,8 = 468 g
⇒ b = 228 g
Từ (1) ⇒ n HCl pứ = 2 x n Mg = 2 x 0,4 = 0,8 mol
n HCl ban đầu = n HCl pứ + n HCl dư = 0,8 + 0,2 = 1 mol
⇒ m HCl = 36,5 g
⇒ C% HCl = 36,5 / 228 x 100 = 16%
Gọi hoá trị của kim loại M đó là n =>CT của muối là MCl2
mNaHCO3=240x7/100=16,8g => nNaHCO3=16,8/84=0,2(mol)
2M + 2nHCl --> 2MCln + nH2 (1)
NaHCO3 + HCl --> NaCl + CO2 + H2O (2)
(mol) 0,2 -----0,2---- 0,2------ 0,2 -----0,2
theo(20=>mNaCl=0,2x58,5=11,7g => Vì C% dd NaCl là 2,5%=> m dd E=11,7.100/2,5=468g
mà C% dd MCln là 8,12% => mMCln=468.8,12/100=38(g) (I)
MCln + nNaOH --> M(OH)n + nNaCl (3)
2M(OH)n --t*--> M2On + nH2O (4)
38/(M+35,5n)--- 19/(M+35,5n) mol
Mà nM2On=16/(2M+16n) => 19/(M+35,5n)=16/(2M+16n)
<=> 19(2M+16n)=16(M+35,5n)
<=> 38M + 304n=16M + 568n
<=> 22M=264n
<=> M=264n/22 => M=12n
Vì M là kim loại => n= 1-->3
Xét nếu n=1 => M=12 (loại)
nếu n=2 => M=24 => M là Mg
nếu n=3 => M=36 (loại)
Vậy kim loại đó là Mg => MCln là MgCl2
Từ (I)=> nMgCl2=38/95=0,4(mol) => Theo pt(1) ta có nMg=nMgCl2=0,4(mol) =>mMg=0,4.24=9,6g
Theo pt(1) ta có nH2=nMgCl2=0,4(mol)=> mH2=0,4.2=0,8g
Theo pt (2) ta có nCO2=nNaHCO3=0,2 (mol)=0,2.44=8,8g
Nhận thấy : m dung dịch HCl=mE + mH2 + mCO2 - m của dd NaHCO3 - mMg
= 468+ 0,8 + 8,8 - 240 - 9,6 = 228g (II)
Theo pt(1) ta có nHCl=nMgCl2.2=0,4.2=0,8
pt(2) ta có nHCl=nNaHCO3=0,2 (mol)
=> Tổng số mol của HCl đã dùng là 0,8+0,2=1(mol) => mHCl khan=1.36,5=36,5(g) (III)
Từ (II), (III) => C% dd HCl= 36,5/288.100%=16%
