by Cho hỗn hợp X gồm 6,12 gam kim loại M và 3,6 gam oxit của nó (M có hóa trị không đổi) tác dụng với 400 ml dung dịch chứa hỗn hợp H$_{2}$SO$_{4}$ 1M và KNO$_{3}$ vừa đủ, sau phản ứng thu được dung dịch Y chỉ chứa các muối sunfat trung hòa và 1,47 gam hỗn hợp khí T gồm N$_{2}$, N$_{2}$O, H$_{2}$. Cho dung dịch NaOH 1M dư vào dung dịch Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thì có 705 ml dung dịch NaOH phản ứng, lượng kết tủa thu được đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 13,8 gam chất rắn khan. Xác định % theo số mol từng khí trong T?
A. 20,4%; 20,4% và 59,2%
B. 36,36%; 36,36% ; 27,28%
C. 38,38%; 38,38%; 23,24%
D. 25%; 25%; 50%
Hướng dẫn
Chọn đáp án là: B
Phương pháp giải:
– Bảo toàn điện tích
– Bảo toàn khối lượng
– Bảo toàn nguyên tố
Lời giải chi tiết:
Gọi n là hóa trị của kim loại M → Oxit của M là M$_{2}$O$_{n}$
– Khi cho dung dịch NaOH vào dung dịch Y thu được kết tủa vầ khối lượng chất rắn khan lớn hơn khối lượng của X → Chất rắn khan là oxit (M$_{2}$O$_{n}$)
– Dung dịch Y sau phản ứng chứa các ion M$^{n+}$, K$^{+}$, SO$_{4}$$^{2-}$ có thể có NH$_{4}$$^{+}$
– Khối lượng oxi trong oxit do M tạo ra là: (13,8- 6,12- 3,6): 16 = 0,255 mol
\( \to {n_M} = \frac{2}{n}{n_O} = \frac{{2.0,255}}{n} = \frac{{0,51}}{n}mol \to M = \frac{{6,12}}{{0,51}}n = 12n\)
Xét n = 2 thì M = 24 (Mg)
Ta có: n$_{Mg2+}$ = n$_{Mg}$+ n$_{MgO}$ = 0,345 mol
*Khi cho dung dịch Y tác dụng với dung dịch NaOH
OH$^{- }$+ NH$_{4}$$^{+}$→ NH$_{3 }$+ H$_{2}$O
2OH$^{- }$+ Mg$^{2+}$ → Mg(OH)$_{2}$
→ n$_{OH-}$ = n$_{NH4+ }$+ 2.n$_{Mg2+}$ = 0,705 mol → n$_{NH4+}$ = 0,705- 2.0,345 = 0,015 mol
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích cho dung dịch Y ta có n$_{K+}$ = n$_{KNO3}$ = 0,095 mol
*Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có: m$_{X }$+ m$_{H2SO4 }$+ m$_{KNO3}$ = m$_{muối trong Y }$+ m$_{T }$+ m$_{H2O}$
→ m$_{H2O}$ = 6,39 gam → n$_{H2O}$ = 0,355 mol
*Áp dụng bảo toàn nguyên tố H: 2.n$_{H2SO4}$ = 2.n$_{H2}$+ 4.n$_{NH4+}$+ 2.n$_{H2O}$ → n$_{H2}$ = 0,4- 2.0,105- 0,355 = 0,015 mol
*Gọi số mol khí N$_{2}$ và N$_{2}$O lần lượt là x, y (x, y>0)
Ta có: m$_{N2}$+ m$_{N2O}$+ m$_{H2}$ = 1,47 gam → 28x + 44y = 1,44 (1)
Mặt khác: n$_{KNO3}$ = 2.n$_{N2}$+ 2.n$_{N2O}$+ n$_{NH4+}$ → 2x + 2y = 0,08 (2)
Từ (1 và (2) ta có x = 0,02 và y = 0,02
Vậy các khí trong T có số mol là 0,02 mol N$_{2}$; 0,02 mol N$_{2}$O và 0,015 mol H$_{2}$
Từ đó ta tính được % số mol N$_{2}$ là 36,36%; %số mol N$_{2}$O là 36,36% và %H$_{2}$ là 27,28%
Đáp án B
