Thôi thì e xin phép làm vậy, nếu sai mong a bỏ qua :v
a) Đầu tiên, gọi CTTQ của oxit sắt là FexOy, oxit của kim loại là R2On. (x,y,z∈N*)
Thí nghiệm 1, ta có:
Gọi \(n_{Fe_xO_y}\) là a (mol), của oxit kim loại R là: \(n_{R_2O_n}\) là b (mol) (a,b > 0)
Ta có các PTHH:
\(Fe_xO_y+yCO-t^0>xFe+yCO_2\) (1)
\(R_2O_n+nCO-t^0>2R+nCO_2\) (2)
\(n_{CO_2}=\dfrac{V_{CO_2}}{22,4}=\dfrac{5,04}{22,4}=0,225\) (mol)
Từ PTHH (1), (2), ta có: \(n_O=n_{CO_2}=0,225\) (mol) (nO ở đây là noxit)
⇒ m = mkim loại = moxit - mO(oxit) = \(13,6-0,225
.
16=10\) (g)
Ta có: nO(oxit) = \(y
.
n_{Fe_xO_y}+n
.
n_{R_2O_n}\)
\(\Rightarrow a
.
y+b
.
n=0,225\left(\cdot\right)\)
\(n_{Fe}=x
.
n_{Fe_xO_y}=a
.
x\) (mol)
\(n_R=2
.
n_{R_2O_n}=2
.
b\) (mol)
Ta suy ra được: \(56ax+2bM_R=10\left(\cdot\cdot\right)\)
Thí nghiệm 2, ta có:
\(13,6\left(g\right)A\) và \(m\left(g\right)B\) có: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Fe_xO_y}=a\left(mol\right)\\n_{R_2O_n}=b\left(mol\right)\\n_{Fe}=ax\left(mol\right)\\n_R=2b\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
Ta có các PTHH:
\(Fe_xO_y+2yHCl->\left(3x-2y\right)FeCl_2+\left(2y-2x\right)FeCl_3+yH_2O\) (3)
\(R_2O_n+2nHCl->2RCl_n+nH_2O\) (4)
\(Fe+2HCl->FeCl_2+H_2\) (5)
Có thể xảy ra các phản ứng sau:
\(2R+2nHCl->2RCl_n+nH_2\) (6)
\(Fe+2FeCl_3->3FeCl_2\) (7)
\(R+nFeCl_3->RCl_n+nFeCl_2\) (8)
\(RCl_n+nNaOH->R\left(OH\right)_n\downarrow+nNaCl\) (9)
\(FeCl_2+2NaOH->Fe\left(OH\right)_2\downarrow+2NaCl\) (10)
\(FeCl_3+3NaOH->Fe\left(OH\right)_3\downarrow+3NaCl\) (11)
\(2R\left(OH\right)_n-t^0>R_2O_n+nH_2O\) (12)
\(4Fe\left(OH\right)_2+O_2-t^0>2Fe_2O_3+4H_2O\) (13)
\(2Fe\left(OH\right)_3-t^0>Fe_2O_3+4H_2O\) (14)
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:
\(\underrightarrow{BTNT
R}
n_{R_2O_n}=n_{R_2O_n\left(bđ\right)}+\dfrac{1}{2}.
n_R=2b\) (mol) (bđ ở đây là ban đầu)
\(\underrightarrow{BTNT
Fe}n_{Fe_2O_3}=\dfrac{1}{2}
.
n_{Fe}+\dfrac{x}{2}
.
n_{Fe_xO_y}=ax\) (mol)
⇒ moxit = \(2b
.
\left(2M_R+16n\right)=160ax\) (g)
\(\Leftrightarrow2
.
\left(56ax+2bM_R\right)+48ax+32bn=28\)
\(\Leftrightarrow2
.
10+48ax+32bn=28\)
\(\Leftrightarrow48ax+32bn=28-2
.
10=8\)
\(\Leftrightarrow3ax+2bn=0,5\left(\cdot\cdot\cdot\right)\)
Ta lấy \(\left(\cdot\cdot\cdot\right)-2
.
\left(\cdot\right)\) :
\(\Rightarrow3ax-2ay=0,05\)
\(\Rightarrow a=\dfrac{0,05}{3x-2y}\) (mol)
\(\Rightarrow3x-2y\ne0\)
\(\Rightarrow\dfrac{x}{y}\ne\dfrac{2}{3}\)
Vậy FexOy không thể là Fe2O3.
Ta có:
\(m_{R_2O_n}=m_{oxit}-m_{Fe_xO_y}=13,6-a
.
M_{Fe_xO_y}=13,6-a
.
\left(56x+16y\right)\) (g)
\(n_{O\left(R_2O_n\right)}=n_{O\left(oxit\right)}-n_{O\left(Fe_xO_y\right)}=0,225-ay\) (mol)
Ta suy ra được: \(n_{R_2O_n}=\dfrac{0,225-ay}{n}\)
Ta cũng suy ra được: \(\dfrac{13,6-a
.
\left(56x+16y\right)}{\dfrac{0,225-ay}{n}}=\dfrac{13,6n-an
.
\left(56x+16y\right)}{0,225-ay}\) (g/mol)
Nếu oxit sắt là FeO:
\(a=\dfrac{0,05}{3-2}=0,05\left(mol\right)\) (thỏa mãn)
\(M_{R_2O_n}=\dfrac{13,6n-0,05n
.
72}{0,225-0,05}=\dfrac{400n}{7}\) (g/mol)
\(M_R=\dfrac{\dfrac{400n}{7}-16n}{2}=\dfrac{144n}{7}\) (g/mol)
Nhưng không có giá trị nào của n thỏa mãn => Trường hợp loại.
Nếu oxit sắt là Fe3O4:
\(a=\dfrac{0,05}{3
.
3-2
.
4}=0,05\left(mol\right)\) (thỏa mãn)
\(M_{R_2O_n}=\dfrac{13,6n-0,05n
.
232}{0,225-0,05
.
4}=80n\) (g/mol)
\(M_R=\dfrac{80n-16n}{2}=32n\) (g/mol)
Nếu n = 2 (thỏa mãn):
MR = 32 . 2 = 64(g/mol)
=> R là Đồng (Cu)
Vậy CTHH của oxit sắt là Fe3O4, CTHH của kim loại R là CuO.
b) nCu = nCuO = nO(CuO) = 0,225 - 0,05 . 4 = 0,025 (mol)
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:
\(\underrightarrow{^{BTNT
O}}n_{H_2O}=n_{O\left(oxit\right)}=0,225\) (mol)
\(n_{H_2}=\dfrac{V_{H_2}}{22,4}=\dfrac{3,08}{22,4}=0,1375\) (mol)
\(\underrightarrow{^{BTNT
H}}n_{HCl}=2nH_2O+2nH_2=0,725\) (mol)
Ta có các mol: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Cu}=0,025\left(mol\right)\\n_{CuO}=0,025\left(mol\right)\\n_{Fe_3O_4}=0,05\left(mol\right)\\n_{Fe}=3
.
0,05=0,15\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:
\(\underrightarrow{^{BTNT
Cu}}n_{CuCl_2}=n_{Cu}+n_{CuO}=0,05\) (mol)
Gọi \(n_{FeCl_2}\) là z (mol), \(n_{FeCl_3}\) là t (mol) (z,t > 0)
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:
\(\underrightarrow{^{BTNT
Fe}}n_{FeCl_2}+n_{FeCl_3}=n_{Fe}+3n_{Fe_3O_4}\)
Ta suy ra được: z + t = 0,3 (+)
Áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:
\(\underrightarrow{^{BTNT
Cl}}n_{HCl}=2n_{FeCl_2}+3n_{FeCl_3}+2n_{CuCl_2}\)
Ta suy ra được: 2z + 3t = 0,625 (++)
Từ (+) và (++), ta có: z = 0,275, t = 0,025 (thỏa mãn)
\(V=V_{ddHCl}=\dfrac{0,725}{1}=0,725\) (lít)
Từ đó, ta suy ra: \(\left\{{}\begin{matrix}C_{M\left(CuCl_2\right)}=\dfrac{0,05}{0,725}=0,069M\\C_{M\left(FeCl_3\right)}=\dfrac{0,275}{0,725}=0,379M\\C_{M\left(FeCl_2\right)}=\dfrac{0,025}{0,725}=0,034M\end{matrix}\right.\)
