(2 ĐIỂM) BÀI TẬP TỔNG HỢP KIẾN THỨC VÔ CƠHỖN HỢP A CÓ TỔNG KHỐI LƯỢNG...
Câu 5: (2 điểm) Bài tập tổng hợp kiến thức vô cơ
Hỗn hợp A có tổng khối lượng là 14,3 gam gồm Al, Al
2
O
3
, Na. Hòa tan A vào 0,1 lit
nước thì thấy tan hoàn toàn và thu được dung dịch B và 3,808 lít khí C (đo ở 0
o
C và áp suất 1
atm). Chia dung dịch B thành 2 phần bằng nhau. Tiến hành 2 thí nghiệm sau:
Thí nghiệm 1: Thêm rất từ từ dung dịch HCl 1M vào phần 1 thì thấy có hiện tượng: ban
đầu chưa thấy kết tủa xuất hiện, sau 1 lúc có kết tủa xuất hiện và lượng kết tủa tăng dần, khi thể
tích dung dịch HCl đạt 90 ml thì cân được lượng kết tủa là m
1
gam.
Thí nghiệm 2: Thêm rất từ từ dung dịch HCl 1M vào phần 2 thì thấy hiện tượng: ban
đầu chưa thấy kết tủa, sau 1 lúc có kết tủa xuất hiện và lượng kết tủa tăng dần đến cực đại sau
đó tan dần, khi thể tích dung dịch HCl đạt 200 ml thì cân được lượng kết tủa là m
2
gam. Biết
m
1
– m
2
= 0,78 gam.
a)
Lập luận để xác định thành phần của B và viết các phương trình phản ứng xảy ra
trong các thí nghiệm trên.
b)
Tính % khối lượng các chất trong hỗn hợp đầu.
c)
Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc số mol kết tủa vào số mol của HCl trong các thí
nghiệm 1 và thí nghiệm 2
.
Câu
Hướng dẫn giải
Điểm
a) Vì A tan hoàn toàn trong nước nên có các phản ứng sau:
Na + H
2
O NaOH + ½ H
2
Al
2
O
3
+ 2NaOH + 3H
2
O 2Na[Al(OH)
4
]
0,125x3
Al + NaOH + 3H
2
O Na[Al(OH)
4
] + 3/2 H
2
Thành phần của dung dịch B chắc chắn phải có NaOH dư vì khi thực hiện
thí nghiệm 1, 2: ban đầu khi cho HCl vào thì chưa thấy xuất hiện kết tủa,
sau 1 lúc mới có kêt tủa.
0,125
Vậy thành phần của dung dịch B là: Na[Al(OH)
4
], NaOH còn dư.
Cho B tác dụng với dung dịch HCl
Thí nghiệm 1: xảy ra các phản ứng:
NaOH + HCl NaCl + H
2
O
0,125x2=
Na[Al(OH)
4
] + HCl NaCl + Al(OH)
3
+ H
2
O
0,25
Thí nghiệm 2: xảy ra các phản ứng:
Al(OH)
3
+ 3 HCl AlCl
3
+ 3 H
2
O
b) Gọi số mol của NaOH và Na[Al(OH)
4
] trong ½ dung dịch B lần lượt là:
x và y (mol)
Tổng số mol khí H
2
sinh ra khi hòa tan A:
Thí nghiệm 1: n
NaOH
= 0,09x1 = 0,09 mol
mol x x
mol 0,09- x 0,09- x
Số mol kết tủa là: 0,09 –x
Thí nghiệm 2: n
NaOH
= 0,2x1 = 0,2 mol
mol x x
mol y y y
Al(OH)
3
+ 3 HCl AlCl
3
+ 3 H
2
O
x y
0,2- (x+y)
mol
0, 2 (
)
3
y x
Số mol kết tủa còn lại là: y -
0, 2 (
)
=
4
0, 2
Theo đề bài m
1
– m
2
= 0,78 gam
hiệu số mol kết tủa của 2 phần là 0,78/78 = 0,01 mol
0,09 –x -
4
0, 2
= 0,01
0,27 – 4x – 4y + 0,2 = 0,03
x + y = 0,11
Tổng số mol Na trong A = số mol Na
+
= 2(x + y) = 2. 0,11 = 0,22 (mol)
số mol khí H
2
do Na phản ứng với nước sinh ra là: 0,22/2 = 0,11 mol
số mol khí 3,808/22,4 = 0,17 mol
số mol khí H
2
do Al phản ứng với dd NaOH sinh ra là:
0,17-0,11 = 0,06 mol
số mol Al là: 0,06x2/3 = 0,04 mol
Tổng khối lượng của A = m
Al
+ m
Al2O3
+ m
Na
= 14,3
m
Al2O3
= 14,3 -0,04x27-0,22x23 = 8,16 gam
% Na = (0,22x23/14,3 ) x100% = 35,5%
% Al = (0,04x27/14,3) x100% = 7,6%
% Al
2
O
3
= 100% - 35,5% - 7,6% = 56,9 %
c) Thí nghiệm 1: Trong ½ dung dịch B : n
NaOH
= 0,01 mol, n
Na(Al(OH)4
= 0,1
mol
Khi n
HCl
≤ 0,01 mol , chưa có kết tủa n
Al(OH)3
= 0 (mol)
n
HCl
= 0,09 mol n
Al(OH)3
= 0,08 (mol)
Thí nghiệm 2: Trong ½ dung dịch B : n
NaOH
= 0,01 mol, n
Na(Al(OH)4
= 0,1 mol
n
HCl
= 0,11 mol n
Al(OH)3
= 0,09 (mol) (số mol kết tủa đạt tối đa)
n
HCl
= 0,2 mol n
Al(OH)3
bị hòa tan = (0,2-0,11)/3 = 0,03 mol
n
Al(OH)3
còn lại = 0,1 – 0,03 = 0,07mol