by Cho 13,12 gam hỗn hợp X gồm Fe, Cu tác dụng với dung dịch H$_{2}$SO$_{4}$ loãng dư thu được 2,688 lít khí (đktc)
1. Tính phần trăm khối lượng các chất trong hỗn hợp X.
2. Cho 13,12 gam hỗn hợp X trên tác dụng với dung dịch H$_{2}$SO$_{4}$ đặc, nóng dư thu được V lít khí SO$_{2}$ (đktc, sản phẩm khử duy nhất). Tính V.
3. Tính thể tích dung dịch NaOH 2M tối thiểu cần để hấp thụ hết V lít khí SO$_{2}$ trên.
Phương pháp giải:
1. H$_{2}$SO$_{4}$ loãng chỉ phản ứng được với các kim loại đứng trước H trong dãy hoạt động hóa học.
2. Cách 1: Tính theo PTHH:
2Fe + 6H$_{2}$SO$_{4}$ đặc \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Fe$_{2}$(SO$_{4}$)$_{3}$ + 3SO$_{2}$ + 6H$_{2}$O
Cu + 2H$_{2}$SO$_{4}$ đặc \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CuSO$_{4}$ + SO$_{2}$ + 2H$_{2}$O
Cách 2: Sử dụng phương pháp bảo toàn electron.
3. Do lượng NaOH cần dùng là tối thiểu nên phản ứng tạo muối NaHSO$_{3}$
Lời giải chi tiết:
1. n$_{H2}$ = 2,688 : 22,4 = 0,12 mol
Khi cho hỗn hợp kim loại Fe, Cu vào dung dịch H$_{2}$SO$_{4}$ loãng thì chỉ có Fe phản ứng, Cu không phản ứng.
PTHH: Fe + H$_{2}$SO$_{4}$ → FeSO$_{4}$ + H$_{2}$
Theo PTHH: n$_{Fe}$ = n$_{H2}$ = 0,12 mol
m$_{Fe}$ = 0,12.56 = 6,72 gam => %m$_{Fe}$ = \(\frac{6,72}{13,12}.100%\) = 51,22% => %m$_{Cu}$ = 100% – 51,22% = 48,78%
2.
m$_{Cu}$ = 13,12 – 6,72 = 6,4 gam => n$_{Cu}$ = 0,1 mol
Cách 1: Tính theo PTHH
PTHH:
2Fe + 6H$_{2}$SO$_{4}$ đặc \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Fe$_{2}$(SO$_{4}$)$_{3}$ + 3SO$_{2}$ + 6H$_{2}$O
0,12 → 0,18 (mol)
Cu + 2H$_{2}$SO$_{4}$ đặc \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CuSO$_{4}$ + SO$_{2}$ + 2H$_{2}$O
0,1 → 0,1 (mol)
=> n$_{SO2}$ = 0,18 + 0,1 = 0,28 mol => V$_{SO2}$ = 0,28.22,4 = 6,272 lít
Cách 2: Dùng bảo toàn electron
Quá trình nhường e:
Fe$^{0}$ → Fe$^{+3}$ + 3e
Cu$^{0}$ → Cu$^{+2}$ + 2e
Quá trình nhận e:
S$^{+6}$ + 2e → S$^{+4}$
B. ảo toàn electron ta có: n $_{e nhường }$= n $_{e nhận }$=> 3n$_{Fe}$ + 2n$_{Cu}$ = 2n$_{SO2}$
=> n$_{SO2}$ = 1,5n$_{Fe}$ + n$_{Cu }$= 1,5.0,12 + 0,1 = 0,28 mol
=> V$_{SO2}$ = 0,28.22,4 = 6,272 lít
3. Do lượng NaOH cần dùng là tối thiểu nên phản ứng tạo muối NaHSO$_{3}$
PTHH: NaOH + SO$_{2}$ → NaHSO$_{3}$
Theo PTHH: n$_{NaOH}$ = n$_{SO2}$ = 0,28 mol => V $_{dd NaOH }$= n : C$_{M}$ = 0,28 : 2 = 0,14 lít = 140 ml
