Bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học lớp 9

M2SO4 + CO2 + H2O (1) 1 mol 1mol y mol y mol - Phần II: M2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2 MCl (2) x mol x mol M2CO3 + BaCl2 → BaCO3 + 2 MCl (3) y mol y mol Từ (1) , (2) , (3) ⇒ y = 0,1 mol x (2M + 96) + y (2M + 60) = 49,62 = 24,8 233x + 197y = 43 Giải ra được: x = 0,1 ; M = 23 ⇒ 2 muối cần tìm: Na2CO3 và Na2SO4 b/ 2 4Na SOm 0,1.142 14,2g= = 2 3Na COm 0,1.106 10,6g= = 2 3Na CO 10,6%m .100% 42,75%24,8= ≈ 2 4Na SO 14,2%m .100% 57,25%24,8= ≈ Bài 4: Hoà tan hoàn toàn 20,4g oxit kim loại A, hoá trị III trong 300ml dung dịch axit H2SO4 thì thu được 68,4g muối khan. Tìm công thức của oxit trên. Đáp số: Bài 5: Để hoà tan hoàn toàn 64g oxit của kim loại hoá trị III cần vừa đủ 800ml dung dịch axit HNO3 3M. Tìm công thức của oxit trên. Bài 6: Khi hoà tan một lượng của một oxit kim loại hoá trị II vào một lượng vừa đủ dung dịch axit H2SO4 4,9%, người ta thu được một dung dịch muối có nồng độ 5,78%. Xác định công thức của oxit trên. Hướng dẫn: Đặt công thức của oxit là RO PTHH: RO + H2SO4 ----> RSO4 + H2O (MR + 16) 98g (MR + 96)g Giả sử hoà tan 1 mol (hay MR + 16)g RO Khối lượng dd RSO4(5,87%) = (MR + 16) + (98 : 4,9).100 = MR + 2016 C% = 2016 96 + + R R M M .100% = 5,87% Giải phương trình ta được: MR = 24, kim loại hoá trị II là Mg. Đáp số: MgO Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 47 Bài 7: Hoà tan hoàn toàn một oxit kim loại hoá trị II bằng dung dịch H2SO4 14% vừa đủ thì thu được một dung dịch muối có nồng độ 16,2%. Xác định công thức của oxit trên. Đáp số: MgO Bài . Cho 100 g hỗn hợp 2 muối clorua của cũng một kim loại M hoá trị II và III tác dụng hoàn toàn với 1 lượng dung dịch NaOH dư. Biết khối lượng của hiđroxit kim loại hoá trị II là 19,8 g và khối lượng clorua kim loại hoá trị II bằng 0,5 khối lượng mol của kim loại M. a/ Xác định công thức hoá học các muối clorua b/ Tính % khối lượng của 2 muối trong hỗn hợp. Giải Gọi công thức 2 muối clorua là MCl2 và MCl3 M có khối lượng mol là x Phương trình hoá học : MCl2 + 2NaOH → M(OH)2 + 2NaCl (1) 1 mol 1 mol 0,5x x 71+ 19,8 x 34+ MCl3 + 3NaOH → M(OH)3 + 3NaCl (2) Ta có: 2M(OH)M x 34= + 2MClM x 71= + Theo bài ra: 2MClm 0,5xg= Từ (1) ⇒ 0,5xx 71+ = 19,8 x 34+ ⇒ x 2 – 5,6 x – 2811,6 = 0 Giải ra được: x1 ≈ 56 ; x2 ≈ - 50 (loại) ⇒ M là Fe Hai muối cần tìm: FeCl2 ; FeCl3 b/ Khối lượng muối FeCl2: 0,5.56 .127x 71+ = 27,94 g ⇒ % FeCl2 = 027,94 .100% 27,94%100 = % FeCl3 = 72,06% Bài tập tự luyện 1. Hoà tan hoàn toàn 27,4g hỗn hợp gồm M2CO3và MHCO3 (M là kim loại kiềm có hoá trị I) bằng 500 ml dung dịch HCl 1M thấy thoát ra 6,72 l CO2 (ở đktc). Để trung hoà lượng axit dư phải dùng 50 ml dung dịch NaOH 2M a/ Xác định 2 muối ban đầu Đáp số: a/ Na2CO3 và NaHCO3 b/ %Na2CO3 = 38,6 % b/ Tính % khối lượng các muối trên % NaHCO3 = 61,4% . Hoà tan 3,2 g oxit kim loại hoá trị III bằng 200 g dung dịch H2SO4 loãng. Khi thêm vào hỗn hợp sau phản ứng một lượng CaCO3 vừa đủ còn thấy thoát ra0,224 l khí CO2 (ở đktc). Sau đó cô cạn dung dịch thu được 9,36 g muối sunfat khô. Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 48 a/ Tìm công thức của oxit kim loại hoá trị II? b/ Tính nồng độ phần trăm của dung dịch H2SO4 tham gia phản ứng? Đáp số: a/ Fe2O3 b/ 2 4H SOC% 3,43%= 3. Hoà tan hoàn toàn 4 g hỗn hợp gồm 1 kim loại hoá trị II và 1 kim loại hoá trị III cần dùng hết 170 ml HCl 2M a/ Cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khô? b/ Tính thể tích H2 thoát ra (ở đktc) c/ Nếu biết kim loại hoá trị III là Al và số mol bằng 5 lần số mol kim loại hoá trị II thì kim loại hoá trị II là nguyên tố nào? Đáp số: a/ 16,07 gam b/ thể tích H2 = 3,808 l c/ Kim loại hoá trị II là Zn 4. Hoà tan 18,4 gam hỗn hợp 2 kim loại hoá trị II và hoá trị III bằng dung dịch HCl thu được dung dịch A và khí B. Chia đôi B. a/ Phần B1 đem đốt cháy thu được 4,5 g H2O. Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khan? b/ Phần B2 tác dụng hết với clo và cho sản phẩm hấp thu vào 200 ml dung dịch NaOH 20% (d = 1,2). Tìm nồng độ % các chất trong dung dịch tạo ra? c/ Tìm 2 kim loại biết tỉ số mol của 2 muối khan là 1 : 1 và khối lượng mol kim loại này nặng gấp 2,4 lần khối lượng mol kim loại kia. Đáp số:a/ 53,9 g b/ C%NaOH = 10,84 %; C%NaCl = 11,37% c/ Kim loại hoá trị III là Al Bài 28:Để hòa tan hoàn toàn 8 gam oxit kim loại R cần dùng 300ml dung dịch HCl 1M. Hỏi R là kim loại gì? Bài 29: Đặt công thức của oxit là RxOy, hóa trị kim loại bằng 2y/x. Phản ứng hòa tan: x y 2 y / x 2R O 2yHCl xRCl yH O+ → + Ta có nHCl = 0,3 . 1 = 0,3 mol. Gọi M là khối lượng nguyên tử của R ta có tỉ lệ: Mx 16y 2y 11, 2y 56 2y 56M n 8 0,3 0,3x 3 x 3 + = → = = × = Khi n = 1 56M 1 3 = × : loại n = 2 56M 2 3 = × : loại n = 3 56M 3 56 3 = × = đó là Fe, oxit là Fe2O3 Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 49 Bài 30 : (4đ) Hoà tan 2,84g hỗn hợp hai muối cácbonat của hai kim loại A,B kế tiếp nhau trong phân nhóm chính nhóm II bằng 120ml dung dịch HCl 0,5M thu được 0,672 lít CO2(đktc) và dung dịch X. a) Xác định hai kim loại Avà B. b) Tính khối lượng muối tạo thành có trong dung dịch X. c) Nếu cho toàn bộ khi CO2 hấp thụ bởi 200ml dung dịch Ba(OH)2 thì nồng độ mol/ lít của dung dịch Ba(OH)2 là bao nhiêu để thu được 3,94 g kết tủa. 1) Gọi M là kim loại tương đương của A và B. MCO3 + 2HCl MCl2 + CO2 + H2O (1) nCO2 = 0,672 0,03 ; 22, 4 mol= nMCO3= nCO2 = 0,03  M = 2,84 60 34,66( )0,03 g− = . Vậy hai kim loại nhóm II là Mg (24) Ca (40). 2) Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có:mMCO3 + mHCl = mMCl2 + mCO2 + mH2O  MCl2 = 2,84 + 0,06. 36,5 – (0,03.44) – (0,03.18) = 3,17g. 3) Số mol BaCO3 = 3,94 0,021,97 mol= CO2 + Ba(OH)2 BaCO3 + H2O (1) 0,02 0,02 0,02 Theo lý thuyết số mol CO2 dư nên xảy ra phản ứng: 2CO2 + Ba(OH)2 Ba(HCO3)2 (2). 0,005 Từ (2) số mol Ba(OH)2 = ½ số mol CO2 = ½ (0,03 – 0,02) = 0,005mol Tổng số mol của Ba(OH)2 = 0,02 + 0,005 = 0,025. 2( ) 0,025 0,125 / 0, 2MBa OH C mol l= = . Bài 31:A là hỗn hợp gồm M2CO3, MHCO3, MCl (M là kim loại hóa trị I trong hợp chất). Cho 43,71 gam hỗn hợp A tác dụng hết với V ml dung dịch HCl 10,52% (D = 1,05 g/ml) lấy dư thu được dung dịch B và 17,6 gam khí C. Chia dung dịch B thành 2 phần bằng nhau: - Phần 1: Phản ứng vừa đủ với 125 ml dung dịch KOH 0,8M. Cô cạn dung dịch thu được m gam muối khan. - Phần 2: Tác dụng hoàn toàn với dung dịch AgNO3 dư thu được 68,88 gam kết tủa trắng. a. Xác định tên kim loại M và phần trăm khối lượng mỗi chất trong A. b. Tìm m và V. Giải: Gọi x,y,z lần lượt là số mol của M2CO3, MHCO3, MCl trong hỗn hợp. (x,y,z > 0) Các phương trình phản ứng: M2CO3 + 2HCl 2MCl + CO2 + H2O (1) MHCO3 + HCl MCl + CO2 + H2O (2) Dung dịch B chứa MCl, HCl dư . - Cho 1/2 dd B tác dụng với dd KOH chỉ có HCl phản ứng: Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 50 HCl + KOH KCl + H2O (3) - Cho 1/2 dd B tác dụng với dd AgNO3 HCl + AgNO3 AgCl + HNO3 (4) MCl + AgNO3 AgCl + MCl (5) Từ (3) suy ra: nHCl(B) = 2nKOH = 2.0,125.0,8 = 0,2 mol Từ (4),(5) suy ra: n(HCl + MCl trong B) = 2nAgCl = mol96,05,143 88,68.2 = nMCl (B) = 0,92 - 0,2 =0,76 mol Từ (1) và (2) ta có: n(M2CO3, MHCO3) = nCO2 = 17,6 : 44 = 0,4 mol Vậy nCO2 = x + y = 0,4 (I) nMCl(B) = 2x + y + z = 0,76 (II) mA = (2M + 60).x + (M + 61).y + (M + 35,5).z = 43,71 0,76M + 60x + 61y + 35,5z = 43,71 (*) Lấy (II) - (I) ta được: x +z = 0,36 suy ra z = 0,36 - x; y = 0,4 - x. Thế vào (*) được: 0,76M - 36,5x = 6,53 Suy ra: 0 < x = 5,36 53,676,0 −M < 0,36 Nên 8,6 < M < 25,88. Vì M là kim loại hóa trị I nên M chỉ có thể là Na.* Tính % khối lượng các chất: Giải hệ pt ta được: x = 0,3; y = 0,1; z = 0,06. %Na2CO3 = %75,7271,43 100.106.3,0 = %NaHCO3 = %22,1971,43 100.84.1,0 = %NaCl = 100 - (72,75 + 19,22) = 8,03% * nHCl(B) = 2x + y +0,2 = 0,9 mol V = ml4,297 05,1.52,10 100.5,36.9,0 = * mNaCl = 0,76.58,5 = 22,23 gam Câu 3 a. Một nguyên tố X có thể tạo thành với Al hợp chất kiểu AlaXb, mỗi phân tử gồm 5 nguyên tử, khối lượng phân tử 150 đvC. Xác định X, gọi tên hợp chất AlaXb. b. Y là một oxit kim loại chứa 70% kim loại (về khối lượng). Cần dùng bao nhiêu ml dung dịch H2SO4 24,5% (d = 1,2g/ml) để hòa tan vừa đủ 40,0gam Y. a, Ta có : 27a + Xb = 150 a + b = 5 Biện luận a, b ⇒ X (Chọn a = 2; b = 3; X = 16 (S)) Tên: nhôm sunfua b, CTPT dạng RxOy Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 51 Lập pt toán học: y Rx 16 = 30 70 ⇒ R = 3 56 . x y2 = 3 56 .n (n = x y2 : là hóa trị của R) Biện luận n ⇒ R. Chọn n = 3, R = 56 (Fe) * Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O 0,25mol 0,75mol mdd = 100.5,24 98.75,0 =300gam ⇒ Vdd = 2,1 300 =250ml Bài 32. Hoà tan 49,6 g một muối sunfat và một muối cacbonat của cùng một kim loại hoá trị I vào nước thu dung dịch A. Chia dung dịch A làm 2 phần bằng nhau. - Phần 1: Cho phản ứng với lượng dư dung dịch H2SO4 thu được 2,24 l khí (ở đktc) - Phàn 2: Cho phản ứng với lượng dư dung dịch BaCl2 thu được 43 g kết tủa trắng a/ Tìm công thức hoá học của 2 muối ban đầu b/ Tính thành phần % khối lượng các muối trên có trong hỗn hợp Giải Gọi 2 muối trên có công thức là M2SO4và M2CO3 x và y lần lượt là số mol mỗi muối trong mỗi phần hỗn hợp trên - Phần I: 2CO 2,24n 0,1mol22,4= = Phương trình hoá học : M2CO3 + H2SO4 → M2SO4 + CO2 + H2O (1) 1 mol 1mol y mol y mol - Phần II: M2SO4 + BaCl2 → BaSO4 + 2 MCl (2) x mol x mol M2CO3 + BaCl2 → BaCO3 + 2 MCl (3) y mol y mol Từ (1) , (2) , (3) ⇒ y = 0,1 mol x (2M + 96) + y (2M + 60) = 49,62 = 24,8 233x + 197y = 43 Giải ra được: x = 0,1 ; M = 23 ⇒ 2 muối cần tìm: Na2CO3 và Na2SO4 b/ 2 4Na SOm 0,1.142 14,2g= = 2 3Na COm 0,1.106 10,6g= = 2 3Na CO 10,6%m .100% 42,75%24,8= ≈ Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 52 2 4Na SO 14,2%m .100% 57,25%24,8= ≈ Bài 33. Cho 100 g hỗn hợp 2 muối clorua của cũng một kim loại M hoá trị II và III tác dụng hoàn toàn với 1 lượng dung dịch NaOH dư. Biết khối lượng của hiđroxit kim loại hoá trị II là 19,8 g và khối lượng clorua kim loại hoá trị II bằng 0,5 khối lượng mol của kim loại M. a/ Xác định công thức hoá học các muối clorua b/ Tính % khối lượng của 2 muối trong hỗn hợp. Giải Gọi công thức 2 muối clorua là MCl2 và MCl3 M có khối lượng mol là x Phương trình hoá học : MCl2 + 2NaOH → M(OH)2 + 2NaCl (1) 1 mol 1 mol 0,5x x 71+ 19,8 x 34+ MCl3 + 3NaOH → M(OH)3 + 3NaCl (2) Ta có: 2M(OH)M x 34= + 2MClM x 71= + Theo bài ra: 2MClm 0,5xg= Từ (1) ⇒ 0,5xx 71+ = 19,8 x 34+ ⇒ x 2 – 5,6 x – 2811,6 = 0 Giải ra được: x1 ≈ 56 ; x2 ≈ - 50 (loại) ⇒ M là Fe Hai muối cần tìm: FeCl2 ; FeCl3 b/ Khối lượng muối FeCl2: 0,5.56 .127x 71+ = 27,94 g ⇒ % FeCl2 = 027,94 .100% 27,94%100 = % FeCl3 = 72,06% Bài tập tự luyện Bài 34. Hoà tan hoàn toàn 27,4g hỗn hợp gồm M2CO3và MHCO3 (M là kim loại kiềm có hoá trị I) bằng 500 ml dung dịch HCl 1M thấy thoát ra 6,72 l CO2 (ở đktc). Để trung hoà lượng axit dư phải dùng 50 ml dung dịch NaOH 2M a/ Xác định 2 muối ban đầu b/ Tính % khối lượng các muối trên Đáp số: a/ Na2CO3 và NaHCO3 b/ %Na2CO3 = 38,6 % % NaHCO3 = 61,4% Bài 35. Hoà tan 3,2 g oxit kim loại hoá trị III bằng 200 g dung dịch H2SO4 loãng. Khi thêm vào hỗn hợp sau phản ứng một lượng CaCO3 vừa đủ còn thấy thoát ra0,224 l khí CO2 (ở đktc). Sau đó cô cạn dung dịch thu được 9,36 g muối sunfat khô. a/ Tìm công thức của oxit kim loại hoá trị II? Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 53 b/ Tính nồng độ phần trăm của dung dịch H2SO4 tham gia phản ứng? Đáp số: a/ Fe2O3b/ 2 4H SOC% 3,43%= Bài 36. Hoà tan hoàn toàn 4 g hỗn hợp gồm 1 kim loại hoá trị II và 1 kim loại hoá trị III cần dùng hết 170 ml HCl 2M a/ Cô cạn dung dịch thu được bao nhiêu gam muối khô? b/ Tính thể tích H2 thoát ra (ở đktc) c/ Nếu biết kim loại hoá trị III là Al và số mol bằng 5 lần số mol kim loại hoá trị II thì kim loại hoá trị II là nguyên tố nào? Đáp số: a/ 16,07 gamb/ thể tích H2 = 3,808 l c/ Kim loại hoá trị II là Zn Bài 37. Hoà tan 18,4 gam hỗn hợp 2 kim loại hoá trị II và hoá trị III bằng dung dịch HCl thu được dung dịch A và khí B. Chia đôi B. a/ Phần B1 đem đốt cháy thu được 4,5 g H2O. Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khan? b/ Phần B2 tác dụng hết với clo và cho sản phẩm hấp thu vào 200 ml dung dịch NaOH 20% (d = 1,2). Tìm nồng độ % các chất trong dung dịch tạo ra? c/ Tìm 2 kim loại biết tỉ số mol của 2 muối khan là 1 : 1 và khối lượng mol kim loại này nặng gấp 2,4 lần khối lượng mol kim loại kia. Đáp số:a/ 53,9 gb/ C%NaOH = 10,84 %; C%NaCl = 11,37%c/ Kim loại hoá trị III là Al Bài 38: Oxit đồng có công thức CuxOy và có mCu : mO = 4 : 1. Tìm công thức oxit. Đáp số: CuO ; Bài 39: Oxit của kim loại M. Tìm công thức của oxit trong 2 trường hợp sau: b) mM : mO = 9 : 8 c) %M : %O = 7 : 3 Đáp số: a) Al2O3 Fe2O3 Chuyên đề 10: Vận dụng số mol trung bình xác định khoảng số mol của chất. 1/ Đối với chất khí. (hỗn hợp gồm có 2 khí) Khối lượng trung bình của 1 lit hỗn hợp khí ở đktc: MTB = V VMVM 4,22 2121 + Khối lượng trung bình của 1 mol hỗn hợp khí ở đktc: MTB = V VMVM 2211 + Hoặc: MTB = n nnMnM )( 1211 −+ (n là tổng số mol khí trong hỗn hợp) Hoặc: MTB = 1 )1( 1211 xMxM −+ (x1là % của khí thứ nhất) Hoặc: MTB = dhh/khí x . Mx Lưu ý: Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 54 - Với bài toán hỗn hợp 2 chất A, B (chưa biết số mol) cùng tác dụng với 1 hoặc cả 2 chất X, Y (đã biết số mol). Để biết sau phản ứng đã hết A, B hay X, Y chưa. Có thể giả thiết hỗn hợp A, B chỉ chứa 1 chất A hoặc B - Với MA < MB nếu hỗn hợp chỉ chứa A thì: nA = A hh M m > nhh = hh hh M m Như vậy nếu X, Y tác dụng với A mà còn dư, thì X, Y sẽ có dư để tác dụng hết với hỗn hợp A, B - Với MA < MB, nếu hỗn hợp chỉ chứa B thì: nB = B hh M m < nhh = hh hh M m Như vậy nếu X, Y tác dụng chưa đủ với B thì cũng không đủ để tác dụng hết với hỗn hợp A, B. Nghĩa là sau phản ứng X, Y hết, còn A, B dư. Chú ý: Nếu hỗn hợp chỉ gồm có hai chất có khối lượng mol tương ứng M1 và M2 thì các công thức (*), (**) và (***) được viết dưới dạng: (*) ⇒ M = n nnMnM ).(. 1211 −+ (*)/ (**) ⇒ M = V VVMVM ).(. 1211 −+ (**)/ (***) ⇒ M = M1x + M2(1 - x) (***)/ Trong đó: n1, V1, x là số mol, thể tích, thành phần % về số mol hoặc thể tích (hỗn hợp khí) của chất thứ nhất M1. Để đơn giản trong tính toán thông thường người ta chọn M1 > M2. Nhận xét: Nếu số mol (hoặc thể tích) hai chất bằng nhau thì M = 2 21 MM + và ngược 2/ Đối với chất rắn, lỏng. MTB của hh = hh hh n m Tính chất 1: MTB của hh có giá trị phụ thuộc vào thành phần về lượng các chất thành phần trong hỗn hợp. Tính chất 2: MTB của hh luôn nằm trong khoảng khối lượng mol phân tử của các chất thành phần nhỏ nhất và lớn nhất. Mmin < nhh < Mmax Tính chất 3: Hỗn hợp 2 chất A, B có MA < MB và có thành phần % theo số mol là a(%) và b(%) Thì khoảng xác định số mol của hỗn hợp là. B B M m < nhh < A A M m Giả sử A hoặc B có % = 100% và chất kia có % = 0 hoặc ngược lại. 3/ Khối lượng mol trung bình của một hỗn hợp ( M ) Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 55 Khối lượng mol trung bình (KLMTB) của một hỗn hợp là khối lượng của 1 mol hỗn hợp đó. M = hh hh n m = i ii nnn nMnMnM ... ...... 21 2211 ++ ++ (*) Trong đó: - mhh là tổng số gam của hỗn hợp. - nhh là tổng số mol của hỗn hợp. - M1, M2, ..., Mi là khối lượng mol của các chất trong hỗn hợp. - n1, n2, ..., ni là số mol tương ứng của các chất. Tính chất: Mmin < M < Mmax Đối với chất khí vì thể tích tỉ lệ với số mol nên (*) được viết lại như sau: M = i ii VVV VMVMVM ... ... 21 2211 ++ ++ (**) Từ (*) và (**) dễ dàng suy ra: M = M1x1 + M2x2 + ... + Mixi (***) Trong đó: x1, x2, ..., xi là thành phần phần trăm (%) số mol hoặc thể tích (nếu hỗn hợp khí) tương ứng của các chất và được lấy theo số thập phân, nghĩa là: 100% ứng với x = 1. 50% ứng với x = 0,5. Bài: Cho 22,2 gam hỗn hợp gồm Fe, Al tan hoàn toàn trong HCl, ta thu được 13,44 lít H2 (đktc). Tính thành phần % khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp và khối lượng muối clorua khan thu được. Bài giải Vì phản ứng hoàn toàn nên ta có thể thay hỗn hợp Fe, Al bằng kim loại tương đương M có hoá trị n . Gọi x là số mol Fe trong 1 mol hỗn hợp. M = 56.x + 27(1 - x) n = 2.x + 3(1 - x) PTHH: M + n HCl → M Cl n + 2 n H2 M 2,22 M 2,22 M 2,22 . 2 n Theo bài ra: M 2,22 . 2 n = nH 2 = 4,22 44,13 = 0,6 (mol) → [ ] [ ]2.)1(2756 )1(322,22 xx xx −+ −+ = 0,6 → x = 0,6 mol Fe và 0,4 mol Al M = 0,6.56 + 27.0,4 = 44,4 (g/mol) % Fe = 4,44 56.6,0 .100% = 75,67% % Al = 100 - 75,67 = 24,33% Ta có n = 0,6.2 + 0,4.3 = 2,4 (mol) Khối lượng muối clorua khan: Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 56 m = M 2,22 ( M + 35,5. n ) = 22,2 + 4,44 4,2.5,35 .22,2 = 64,8 gam. Bài 3: Để hoà tan hoàn toàn 28,4 gam hỗn hợp 2 muối cacbonat của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II cần dùng 300ml dung dịch HCl aM và tạo ra 6,72 lit khí (đktc). Sau phản ứng, cô cạn dung dịch thu được m(g) muối khan. Tính giá trị a, m và xác định 2 kim loại trên. Hướng dẫn giải: nCO 2 = 4,22 72,6 = 0,3 (mol) Thay hỗn hợp bằng M CO3 M CO3 + 2HCl → M Cl2 + CO2 + H2O (1) 0,3 0,6 0,3 0,3 Theo tỉ lệ phản ứng ta có: nHCl = 2 nCO 2 = 2 * 0,3 = 0,6 mol CM HCl = 3,0 6,0 = 2M Số mol của M CO3 = nCO 2 = 0,3 (mol) Nên M + 60 = 3,0 4,28 = 94,67 ⇒ M = 34,67 Gọi A, B là KHHH của 2 kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II, MA < MB ta có: MA < M = 34,67 < MB để thoả mãn ta thấy 24 < M = 34,67 < 40. Vậy hai kim loại thuộc phân nhóm chính nhóm II đó là: Mg và Ca. Khối lượng muối khan thu được sau khi cô cạn là: m = (34,67 + 71)* 0,3 = 31,7 gam. Bài 2: Hoà tan 115,3 g hỗn hợp gồm MgCO3 và RCO3 bằng 500ml dung dịch H2SO4 loãng ta thu được dung dịch A, chất rắn B và 4,48 lít CO2 (đktc). Cô cạn dung dịch A thì thu được 12g muối khan. Mặt khác đem nung chất rắn B tới khối lượng không đổi thì thu được 11,2 lít CO2 (đktc) và chất rắn B1. Tính nồng độ mol/lit của dung dịch H2SO4 loãng đã dùng, khối lượng của B, B1 và khối lượng nguyên tử của R. Biết trong hỗn hợp đầu số mol của RCO3 gấp 2,5 lần số mol của MgCO3. Hướng dẫn giải: Thay hỗn hợp MgCO3 và RCO3 bằng chất tương đương M CO3 PTHH M CO3 + H2SO4 → M SO4 + CO2 + H2O (1) 0,2 0,2 0,2 0,2 Số mol CO2 thu được là: nCO 2 = 4,22 48,4 = 0,2 (mol) Vậy nH 2 SO 4 = nCO 2 = 0,2 (mol) ⇒ CM H 2 SO 4 = 5,0 2,0 = 0,4 M Rắn B là M CO3 dư: M CO3 → M O + CO2 (2) Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 57 0,5 0,5 0,5 Theo phản ứng (1): từ 1 mol M CO3 tạo ra 1 mol M SO4 khối lượng tăng 36 gam. Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: 115,3 = mB + mmuối tan - 7,2 Vậy mB = 110,5 g Theo phản ứng (2): từ B chuyển thành B1, khối lượng giảm là: mCO 2 = 0,5 * 44 = 22 g. Vậy mB 1 = mB - mCO 2 = 110,5 - 22 = 88,5 g Tổng số mol M CO3 là: 0,2 + 0,5 = 0,7 mol Ta có M + 60 = 7,0 3,115 164,71 ⇒ M = 104,71 Vì trong hỗn hợp đầu số mol của RCO3 gấp 2,5 lần số mol của MgCO3. Nên 104,71 = 5,3 5,2*1*24 R+ ⇒ R = 137 Vậy R là Ba. Chú ý : Có thể áp dụng KLMTB của một hỗn hợp vào bài toán xác định tên kim loại. Thông thường đó là bài toán hỗn hợp hai kim loại thuộc 2 chu kỳ, hai phân nhóm kế tiếp, ... Bài: Khi cho 3,1 gam hỗn hợp hai kim loại kiềm thuộc hai chu kỳ liên tiếp tác dụng hết với nước ta thu được 1,12 lít H2 (đktc). Xác định hai kim loại và tính thành phần % theo khối lượng của hỗn hợp. Bài giải Vì phản ứng xảy ra hoàn toàn nên ta có thể thay thế hỗn hợp hai kim loại kiềm bằng một kim loại tương đương A có hoá trị 1 (kim loại kiềm) 2 A + 2H2O → 2 A OH + H2 (1) Theo (1) → n A = 2nH 2 = 2 4,22 12,1 = 0,1 (mol) → A = 1,0 1,3 = 31 g/mol →Na = 23 < A = 31 < K = 39 Mặt khác: A = 31 = 2 3923 + → số mol hai chất bằng nhau nghĩa là trong 1 mol hỗn hợp mỗi kim loại có 0,5 mol. Thành phần % khối lượng: % Na = 31 23.5,0 .100 = 37,1% và % K = (100 - 37,1)% = 62,9%. Bài Hòa tan hoàn toàn 2,84 gam hỗn hợp hai muối cacbonat của hai kim loại phân nhóm IIA và thuộc hai chu kỳ liên tiếp trong bảng tuần hoàn bằng dung dịch HCl ta thu được dung dịch X và 672 ml CO2 (ở đktc). 1. Hãy xác định tên các kim loại. 2. Cô cạn dung dịch X thì thu được bao nhiêu gam muối khan? Hướng dẫn giải 1. Gọi A, B là các kim loại cần tìm. Các phương trình phản ứng là Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 58 ACO3 + 2HCl → ACl2 + H2O + CO2↑(1) BCO3 + 2HCl → BCl2 + H2O + CO2↑ (2) (Có thể gọi M là kim loại đại diện cho 2 kim loại A, B lúc đó chỉ cần viết một phương trình phản ứng). Theo các phản ứng (1), (2) tổng số mol các muối cacbonat bằng: 2CO 0,672 n 0,03 22,4 = = mol. Vậy KLPTTB của các muối cacbonat là 2,84M 94,67 0,03 = = và A,BM 94,67 60 34,67= − = Vì thuộc 2 chu kỳ liên tiếp nên hai kim loại đó là Mg (M = 24) và Ca (M = 40). (Đáp án B) 2. KLPTTB của các muối clorua: M 34,67 71 105,67= + =muèi clorua . Khối lượng muối clorua khan là 105,67×0,03 = 3,17 gam. Chuyên đề 11: MỘT SỐ BÀI TOÁN VỀ SẮT VÀ CÁC OXIT SẮT I - Một số điểm cần chú ý: 1) Hóa trị của sắt : - Nếu đặt CTTQ của oxit sắt : FexOy ⇒ hóa trị Fe : t = 2y x ( t = 2,3, hoặc 8 3 ). - Hóa trị Fe trong Fe3O4 là hóa trị TB của 2 ng.tử Fe(III) và 1ng.tử Fe(II). 2) Phương pháp qui đổi . * Để giải bài toán hỗn hợp nhiều oxit sắt thì nên quy đổi: +) Fe3O4 ⇔ hỗn hợp (FeO + Fe2O3) tỷ lệ mol 1 : 1 ( đúng cả 2 chiều ). +) Hỗn hợp FeO , Fe2O3 với tỷ lệ mol ≠ 1 : 1 thì không thể quy đổi thành Fe3O4. 3) Phương pháp bảo toàn nguyên tố: Thường gặp 2 trường hợp sau đây: * Trường hợp 1: Fe O2+→ 3 3 2 x y HNO3Fe Fe(NO ) H O (NO, Fe O + → + + hoặc NO2 ↑ ...) ⇒ 3 3Fe(NO )n = Fen ( bđ ) 3HNO N n n= ( muối) + Nn ( các sp khí ) = Fe N3 n n⋅ + ( các sp khí ). H O HNO2 3 1 n n 2 = ⋅ * Trường hợp 2 : Fe O2+→ 2 4 3 2 2 x y H SO2 4Fe Fe (SO ) H O (SO ...) Fe O + → + + ↑ ⇒ Fe (SO )2 4 3 n = Fe 1 n 2 ⋅ ( bđ ) Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 59 H SO S2 4 n n= ( muối) + Sn ( các sp khí ) = Fe S1,5 n n⋅ + ( các sp khí ). H O H SO2 2 4 n n= .v.v. ( còn nhiều trường hợp khác) Nhận xét: Nếu biết khối lượng của các khí sản phẩm và hỗn hợp A ( hoặc muối Fe) thì có thể áp dụng định luật BTKL. Ví dụ : Trường hợp 1 : giả sử biết m1 (g) ( Fe + FexOy) ; biết b (mol) khí NO sinh ra. Áp dụng định luật BTKL ta có : 1 3a b m + 63 (3a + b)= 242a + 18 b.30 2 + ⋅ ⋅ + ( trong đó : Fen a mol= ) II- Một số bài toán minh họa 1) Để hòa tan hoàn toàn 34,8 gam hỗn hợp gồm Fe3O4 , FeO, Fe2O3 ( số mol FeO = số mol Fe2O3 ) thì phải dùng một lượng vừa đủ dung dịch H2SO4 4,9 % ( loãng). a) Tính khối lượng của dung dịch H2SO4 4,9% . b) Tính nồng độ % của các chất trong dung dịch thu được. Hướng dẫn: Vì số mol FeO = số mol Fe2O3 nên xem như Fe3O4. Vậy hỗn hợp được coi như chỉ có một oxit là Fe3O4 h.h 34,8 n 0,15 mol 232 = = Fe3O4 + 4H2SO4 → Fe2(SO4)3 + FeSO4 + 4H2O 0,15 0,6 0,15 0,15 mol Khối lượng dung dịch H2SO4 4,9% : 0,6 98 100 1200 (g)4,9 ⋅ ⋅ = Khối lượng dung dịch thu được : 1200 + 34,8 = 1234,8 gam ( dễ dàng tìm được C% của mỗi muối trong dung dịch thu được) 2) Cho m(g) hỗn hợp FeO, Fe3O4, Fe2O3 tan vừa hết trong V (lít) dung dịch H2SO4 loãng thì thu được một dung dịch A. Chia đung dịch A làm 2 phần bằng nhau. Phần 1: tác dụng với dung dịch NaOH dư, lọc lấy kết tủa nung nóng trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 8,8 gam chất rắn. Phần 2: làm mất màu vừa đúng 100ml dung dịch KMnO4 0,1M trong môi trường H2SO4 loãng dư. a) Viết các phương trình hóa học xảy ra. b) Tính m , V ( nếu dung dịch H2SO4 có nồng độ 0,5M). Hướng dẫn: Xem Fe3O4 như hỗn hợp FeO và Fe2O3 Vậy hỗn hợp xem như chỉ có FeO và Fe2O3 : số mol lần lượt x,y. Các phương trình hóa học xảy ra: FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O Phạm Văn Lợi – Nội trú Than Uyên – Lai Châu ********************************************************************** 60 x x x (mol) Fe2O3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3H2O y 3y y (mol) dung dịch A ( ) 4 2 4 3 FeSO : x (mol) Fe SO : y (mol)  Pư phần 1: FeSO4 + 2NaOH → Fe(OH)2 ↓ + Na2SO4 0,5x 0,5x