Tháng Mười Một 28, 2021

Cho 5 gam bột Mg vào dung dịch hỗn hợp KNO$_{3}$ và H$_{2}$SO$_{4}$, đun nhẹ, trong điều kiện thích hợp, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch X chứa m gam muối; 1,792 lít hỗn hợp khí Y (đktc) gồm hai khí không màu, trong đó có một khí hóa nâu ngoài không khí và còn lại 0,44 gam chất rắn không tan. Biết tỉ khối hơi của Y đối với H$_{2}$ là 11,5. Tính m?

Cho 5 gam bột Mg vào dung dịch hỗn hợp KNO$_{3}$ và H$_{2}$SO$_{4}$, đun nhẹ, trong điều kiện thích hợp, đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được dung dịch X chứa m gam muối; 1,792 lít hỗn hợp khí Y (đktc) gồm hai khí không màu, trong đó có một khí hóa nâu ngoài không khí và còn lại 0,44 gam chất rắn không tan. Biết tỉ khối hơi của Y đối với H$_{2}$ là 11,5. Tính m?

Hướng dẫn

Phương pháp giải:

Kết luận các khí có trong Y và tính số mol mỗi khí trong Y

Áp dụng bảo toàn electron, chứng minh sau phản ứng thu được muối amoni, tính số mol muối amoni.

Tìm số mol các ion K$^{+}$ và SO$_{4}$$^{2-}$ thông qua H$^{+}$và NO$_{3}$$^{-}$

Áp dụng bảo toàn khối lượng cho dung dịch X và tìm m.

Lời giải chi tiết:

Hỗn hợp khí Y gồm NO (x mol) và H$_{2}$ (y mol)

\({n_Y} = \frac{{1,792}}{{22,4}} = 0,08\,\,mol \to x + y = 0,08\) (1)

\({d_{Y/{H_2}}} = 11,5 \to \frac{{{M_Y}}}{{{M_{{H_2}}}}} = 11,5 \to {M_Y} = 11,5.2 = 23 \to {m_Y} = 23.0,08 = 1,84\,\,gam \to 30{\rm{x}} + 2y = 1,84\) (2)

Từ (1) và (2) \( \to \left\{ \begin{array}{l}x + y = 0,08\\30{\rm{x}} + 2y = 1,84\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}x = 0,06\\y = 0,02\end{array} \right.\)

Ta có m$_{Mg phản ứng}$ = 5 – 0,44 = 4,56 gam \( \to {n_{Mg}} = \frac{{4,56}}{{24}} = 0,19\,\,mol\)

Quá trình trao đổi electron:

Mg$^{0}$ → Mg$^{+2}$ + 2e 4H$^{+}$ + NO$_{3}$$^{-}$ + 3e → NO + 2H$_{2}$O

0,19 → 0,38 0,24 ← 0,06 ← 0,18 ← 0,06

10H$^{+}$ + NO$_{3}$$^{-}$ + 8e → NH$_{4}$$^{+}$ + 3H$_{2}$O

0,2 ← 0,02 ← 0,16 → 0,02

2H$^{+}$ + 2e → H$_{2}$

0,04 ← 0,04 ← 0,02

Ta thấy: n$_{e nhường}$ = 2n$_{Mg phản ứng}$ = 0,38 mol ≠ n$_{e nhận }$= 3n$_{NO}$ + 2n$_{H2}$ = 3.0,06 + 2.0,02 = 0,22

→ Phản ứng có tạo muối amoni

\({n_{NH_4^ + }} = \frac{{2{n_{Mg}} – 3{n_{NO}} – 2{n_{{H_2}}}}}{8} = 0,02\,\,mol\)

\({n_{{H^ + }}} = 4{n_{NO}} + 10{n_{NH_4^ + }} + 2{n_{{H_2}}} = 0,48\,\,mol \to {n_{SO_4^{2 – }}} = \frac{1}{2}{n_{{H^ + }}} = 0,24\,\,mol\)

\({n_{NO_3^ – }} = {n_{NO}} + {n_{NH_4^ + }} = 0,08\,\,mol \to {n_{{K^ + }}} = {n_{NO_3^ – }} = 0,08\,\,mol\)

Dung dịch X chứa Mg$^{2+}$(0,19 mol), K$^{+}$ (0,08 mol), SO$_{4}$$^{2- }$(0,24 mol), NH$_{4}$$^{+}$ 0,02 mol

\( \to m = 0,19.24 + 0,08.39 + 0,24.96 + 0,02.18 = 31,08\,\,gam\)