(4,0 ĐIỂM) HỖN HỢP X GỒM NA, BA, NA 2 O, BAO. HÒA TAN HẾT 21,9 GAM X...

Câu 5: (4,0 điểm)

Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na 2 O, BaO. Hòa tan hết 21,9 gam X trong một lượng nước

dư thu được 1,12 lít khí H 2 và dung dịch Y có chứa 20,52 gam Ba(OH) 2 . Hấp thụ 6,72 lít CO 2

vào dung dịch Y, kết thúc phản ứng thu được m gam kết tủa. Các khí đo ở đktc.

a) Tính khối lượng NaOH trogn dung dịch Y

b) Tính giá trị của m.

Hướng dẫn giải:

a) Bài này có nhiều cách giải:

Cách 1: Dùng phương pháp đại số:

Phương trình phản ứng:

- Hòa tan X vào nước:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2  (5.1)

Ba + 2H 2 O → Ba(OH) 2 + H 2  (5.2)

Na 2 O + H 2 O → 2NaOH (5.3)

BaO + H 2 O → Ba(OH) 2 (5.4)

Gọi x, y, z, t lần lượt là số mol của Na, Ba, Na 2 O, BaO trong hỗn hợp X.

Ta có, khối lượng X là: 23x + 137y + 62z + 153t = 21,9 gam (5.I)

x 1,12

= + = → x + 2y = 0,1 mol (5.II)

Theo (1), (2) ta có:

n y

H

2 22, 4

20,52

Theo đề ra:

n y t 0,12

= + = 171 = (5.III)

Ba (OH)

Khối lượng NaOH trong Y = 40 (x + 2z) (5.IV)

Tổ hợp (5.I); (5.II); (5.III) bằng cách: (5.I) + 8.(5.II) – 153.(5.III), ta có:

+ =

+

  + +

z 1

9

53t 21,

1

23x

13

7y 62

x

 =

,

2 0

8

1 x

y

 + =

−



3

12

t 0, 5

Cộng lại ta có: 31x + 62z = 4,34 → x + 2z = 0,14 mol.

Thay vào (5.IV) ta có m NaOH (Y) = 40.0,14 = 5,6 gam

Cách 2: Dùng phương pháp quy đổi:

Quy đổi X thành hỗn hợp Na, Ba, O.

Gọi x, y, z lần lượt là số mol của Na, Ba, O trong X. Ta có:

m X = 23x + 137y + 16z = 21,6 (5.V)

n Ba = n Ba(OH)

= y = 0,12 mol (5.VI)

Vì sản phẩm khi X tác dụng với nước là NaOH, Ba(OH) 2 nên các phản “quy đổi” là:

H 2 + O → H 2 O (5.5) - Do quy đổi

= + − = → x + 2y – 2z = 0,1 mol (5.VII)

Theo (5.1), (5.2) ta có:

n y z

Giải hệ (5.V), (5.VI), (5.VII) ta có: x = z = 0,14 mol; y = 0,12 mol

→ n NaOH = n Na = 0,14 mol. Vậy m NaOH (Y) = 40.0,14 = 5,6 gam.

Cách 3: Dùng phương pháp bảo toàn:

+ →   + 

X H O NaOH H

Xét quá trình phản ứng: _{2 2}

 (5.6)

Ba(OH)

2

Gọi x là số mol NaOH, theo bảo toàn nguyên tố H ta có:

+ +

x 2.0,12 2.0,05

x + 0, 34

+ + → = →

n =

2n = n 2n 2n n

H O pu' NaOH Ba (OH) H H O

2

2

Áp dung định luật bảo toàn khối lượng cho phản ứng (5.6), ta có:

m + m = m + m + m → 21,9 9.(x + + 0,34) 40x 20,52 0,1 = + + → x = 0,14mol

X H O NaOH Ba (OH) H

Vậy m NaOH (Y) = 40.0,14 = 5,6 gam.

b) - Hấp thụ CO 2 vào Y, các phản ứng có thể có là:

CO 2 + Ba(OH) 2 → BaCO 3 + H 2 O (5.7)

CO 2 + 2NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O (5.8)

CO 2 + Na 2 CO 3 + H 2 O → 2NaHCO 3 (5.9)

CO 2 + BaCO 3 + H 2 O → Ba(HCO 3 ) 2 (5.10)

n 6,72 0,3mol

= =

Ta có

CO (bd)

22, 4

Theo (5.7), (5.8) ta có:

n 0,14

+ = + = 

NaOH

n = n 0,12 0,19 0,3mol

CO (5.7), (5.8) Ba (OH)

2 2

→ Số mol CO 2 còn lại = 0,3 – 0,19 = 0,11 mol > n Na2CO3

→ Đã xảy ra phản ứng (5.9) hoàn toàn và 1 phần phản ứng (5.10)

Theo (5.9), (5.10) ta có:

n = n + n = 0,07 n + = 0,11mol → n = 0,04 mol

CO (5.9), (5.10) Na CO BaCO (5.10) BaCO (5.10) BaCO (5.10)

Vậy số mol BaCO3 còn lại là:

n = n − n = 0,12 0,04 0,08mol − =

BaCO (con lai) BaCO (5.7) BaCO (5.10)

Vậy m = 197.0,08 = 15,76 gam.