by Cho 23,82 gam hỗn hợp X gồm bột Zn và Mg (tỉ lệ mol theo thứ tự là 5:3) tan vừa đủ trong hỗn hợp dung dịch gồm NaNO$_{3}$ và NaHSO$_{4}$ thu được dung dịch Y chỉ chứa m gam hỗn hợp các muối trung hòa và 4,704 lít hỗn hợp khí Z (đktc) gồm hai khí không màu, trong đó có một khí hoá nâu trong không khí. Tỉ khối của Z so với H$_{2}$ là 13. Giá trị m gần nhất là
A. 140.
B. 176.
C. 270.
D. 147.
Hướng dẫn
Chọn phương án: B
Phương pháp giải:
Từ tỉ lệ mol và khối lượng hỗn hợp ta tính được số mol của Zn, Mg.
X + NaNO$_{3}$ + NaHSO$_{4}$ → muối trung hòa + khí Z
Khí Z chứa khí không màu hóa nâu là NO. Dựa vào tỉ khối của Z so với H$_{2}$ suy ra khí còn lại là H$_{2}$
→ tìm số mol từng khí trong Z
Các bán phản ứng:
4H$^{+}$ + NO$_{3}$$^{-}$ + 3e → NO + 2H$_{2}$O Zn → Zn$^{+2}$+ 2e
2H$^{+}$ + 2e → H$_{2 }$Mg → Mg$^{+2}$ + 2e
So sánh: n$_{e nhường}$ = 2n$_{Zn}$ + 2n$_{Mg}$ và n$_{e nhận }$= 3n$_{NO}$ + n$_{H2}$ nếu bằng thì không tạo NH$_{4}$$^{+}$
Nếu e nhường nhiều hơn e nhận thì còn phản ứng tạo ra NH$_{4}$$^{+}$: 10H$^{+}$ + NO$_{3}$$^{-}$ + 8e → NH$_{4}$$^{+}$+ 3H$_{2}$O → n$_{NH4}$$^{+}$
B. ảo toàn H$^{+}$ tìm số mol NaHSO$_{4}$
B. ảo toàn N thì tìm n$_{NaNO3}$
Lời giải chi tiết:
Đặt n$_{Zn}$ = x mol và n$_{Mg}$ = y mol thì ta có hệ phương trình sau:
\(\left\{ \begin{array}{l}65x + 24y = 23,82\\x:y = 5:3\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}x = 0,3\,mol\\y = 0,18\,mol\end{array} \right.\)
X + NaNO$_{3}$ + NaHSO$_{4}$ → muối trung hòa + khí Z
Xét khí Z có n$_{Z}$ = 0,21 mol và Z có 1 khí không màu hóa nâu ngoài không khí → Z có khí NO
Vì M$_{Z}$ = 13.2 = 26 < M$_{NO }$ nên Z còn 1 khí không màu có M < 26 → khí này là H$_{2}$
Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}{n_{{H_2}}} + {n_{NO}} = 0,21\\2{n_{{H_2}}} + 30{n_{NO}} = {n_Z}.M_Z^{} = 0,21.26 = 5,46\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}{n_{{H_2}}} = 0,03\,mol\\{n_{NO}} = 0,18\,mol\end{array} \right.\)
Các bán phản ứng:
4H$^{+}$ + NO$_{3}$$^{-}$ + 3e → NO + 2H$_{2}$O Zn → Zn$^{+2}$+ 2e
2H$^{+}$ + 2e → H$_{2 }$Mg → Mg$^{+2}$ + 2e
Vì n$_{e nhường}$ = 2n$_{Zn}$ + 2n$_{Mg}$ = 2.0,3 + 2.0,18 = 0,96 mol > n$_{e nhận }$= 3n$_{NO}$ + n$_{H2}$ = 3.0,18 + 2.0,03 = 0,6 mol
→ còn phản ứng tạo ra NH$_{4}$$^{+}$: 10H$^{+}$ + NO$_{3}$$^{-}$ + 8e → NH$_{4}$$^{+}$+ 3H$_{2}$O
→ n$_{NH4}$$^{+}$ = (0,96 – 0,6) : 8 = 0,045 mol
Vì dung dịch thu được toàn muối trung hòa nên: n$_{NaHSO4}$ = n$_{H}$$^{+}$$_{phản ứng}$ = 4.0,18 + 2.0,03 + 10.0,045 = 1,23 mol
B. ảo toàn N: n$_{NaNO3}$ = n$_{NH4}$$^{+}$ + n$_{NO}$ = 0,045 + 0,18 = 0,225 mol
→ Dung dịch thu được sau phản ứng có \(\left\{ \begin{array}{l}Z{n^{2 + }}:0,3\\M{g^{2 + }}:0,18\,mol\\N{a^ + }:1,23 + 0,225 = 1,455\,mol\\NH_4^ + :0,045\,mol\\SO_4^{2 – }:1,23\,mol\end{array} \right.\)
→ m$_{muối}$ = m$_{ion }$ = 176,175 gam
→ m$_{muối }$gần nhất với 176 gam
Đáp án B
