(3,0 ĐIỂM) LẤY MỘT HỖN HỢP BỘT X GỒM CU, CU(OH)2, BACO3 (TR...
Câu 9: (3,0 điểm)
Lấy một hỗn hợp bột X gồm Cu, Cu(OH)
2
, BaCO
3
(trong đó số mol của 2 hợp chất bằng
nhau) chia thành 2 phần bằng nhau.
- Phần 1: Hòa tan trong 100mL dung dịch H
2
SO
4
20% lấy dư (d = 1,14g/mL), thu được
dung dịch Y và 0,896 lít CO
2
(đktc)
- Phần 2: Đem nung trong không khí đến khối lượng không đổi, để nguội thu được hỗn hợp
chất rắn Z. Hòa tan Z trong 100mL dung dịch H
2
SO
4
trên (lấy dư) thu được dung dịch T.
Làm lạnh dung dịch Y và T đến nhiệt độ t
1
thì dung dịch T tách ra 5 gam CuSO
4
.5H
2
O.
a) Tính khối lượng của CuSO
4
.5H
2
O tách ra từ dung dịch Y.
b) Tính khối lượng Cu trong X.
Cho biết ở nhiệt độ t
1
, độ tan của CuSO
4
là 6,2 gam
Hướng dẫn giải:
Gọi 2a, 2b, 2b lần lượt là số mol của Cu, Cu(OH)
2
, BaCO
3
trong X.
a) Phản ứng hòa tan phần 1 trong H
2
SO
4
: Cu không phản ứng
Cu(OH)
2
+ H
2
SO
4
→ CuSO
4
+ 2H
2
O
BaCO
3
+ H
2
SO
4
→ BaSO
4
+ CO
2
+ H
2
O
Ta có n
CO2
= b = 0,04 mol
Khối lượng dung dịch Y:
m
Y
= m
dd H2SO4
+ m
Cu(OH)2
+ m
BaCO3
– m
BaSO4
– m
CO2
= 100.1,14 + 98b + 197b – 233b – 44b = 114,72 gam
Khối lượng CuSO
4
trong Y: m
CuSO4 (Y)
= 160.0,04 = 6,4 gam
→ m
H2O (Y)
= 108,32 gam.
6,7158 gam
Khối lượng CuSO
4
tan được tối đa trong 108,32 gam H
2
O = 6, 2.108,32
100 = > 6,4 gam.
Vậy dung dịch Y chưa có CuSO
4
.5H
2
O tách ra
Có thể tính theo nồng độ:S
6, 2
Ta có C%CuSO4
=6, 4.100%5, 58%C
%CuSO bh
=
.100%=
.100%
5, 838%
5
=
5, 8
4
%
+
+
114, 72 = Dd CuSO
4 bão hòa:
100 S
1
00
6, 2
Phân tích: Bài giải trên tính sai khối lượng nước trong Y, vì trong Y còn có H
2
SO
4
dư
Công thức S
C% = .100%
100 S + chỉ đúng khi chỉ có chất tan duy nhất.
Cách giải đúng như sau
Khối lượng H
2
O trong Y: m
H2O (Y)
= 114.80% + 18.0,12 = 93,36 gam.
Khối lượng CuSO
4
tan được tối đa trong 93,36 gam H
2
O = 6, 2.93,36
5,788 gam
100 = < 6,4 gam.
Vậy dung dịch Y có CuSO
4
.5H
2
O tách ra. Gọi 250x là khối lượng CuSO
4
.5H
2
O tách ra, ta có:
m
CuSO4 (còn lại)
= (6,4 – 160x) m
H2O (Y)
= (93,36 – 90x)
Trong dung dịch bão hòa, ta có:
= − = → = →
m 6, 2 6, 4 160x 6, 2
CuSO
x 0,004 mol
4
− m
CuSO .5H O
4
2
= 1,0gam
m 100 93,36 90x 100
H O
2
b) Phản ứng của phần 2:
Đun nóng không khí đến khối lượng không đổi
2Cu + O
2
→ 2CuO
Cu(OH)
2
→ CuO + H
2
O
BaCO
3
→ BaO + CO
2
Hòa tan Z trong H
2
SO
4
CuO + H
2
SO
4
→ CuSO
4
+ H
2
O
BaO + H
2
SO
4
→ BaSO
4
+ H
2
O
Khối lượng dung dịch T:
m
T
= m
dd H2SO4
+ m
CuO
+ m
BaO
– m
BaSO4
= 100.1,14 + 80(a + 0,04) + 153.0,04 – 233.0,04 = 114 + 80a.
Khối lượng CuSO
4
trong T: m
CuSO4 (T)
= 160.(0,04 + a) = (6,4 + 160a) gam
→ m
H2O (T)
= (107,4 – 80a) gam.
Khi hạ nhiệt độ về t
1
→ Có 5 gam CuSO
4
.5H
2
O tách ra → m
CuSO4
= 3,2 gam; m
H2O
= 1,8 gam
m
CuSO4
còn lại
= (6,4 + 160a) – 3,2 = 160a + 3,2
m
H2O còn lại
= (107,4 – 80a) – 1,8 = 105,8 – 80a
Dung dịch thu được là dung dịch bão hòa, nên ta có:
m 6, 2 160a +3, 2 6, 2
− → a = 0,020 mol → m
Cu
= 64.2a = 2,56 gam
m = 100 105,8 80a = 100
Cách giải đúng như sau: Ý này cũng sai như trên
b) Phản ứng hòa tan phần 2:
Khối lượng H
2
O trong T: m
H2O (T)
= 114.80% + 18.(0,08 + a) = (92,64 + 18a) gam.
Khi hạ nhiệt độ về t
1
→ Có 5 gam CuSO
4
.5H
2
O tách ra → m
CuSO4
= 3,2 gam; m
H2O
= 1,8 gam
m
H2O còn lại
= (92,64 + 18a) – 1,8 = 90,84 + 18a
+ → a = 0,0153 mol → m
Cu