Hòa tan hoàn toàn 0,350g kim loại X bằng acid thu được 209 ml khí H2 trong một ống nghiệm úp trên chậu nước ở 20°C và 104,3 kPa. Áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt độ này là 2,3 kPa. Xác định đương lượng gam của kim loại.
Đáp án đúng: A
Đầu tiên, ta cần tính áp suất của khí H2 khô:
PH2 = Ptổng - PH2O = 104,3 kPa - 2,3 kPa = 102 kPa
Tiếp theo, ta chuyển đổi áp suất sang atm:
PH2 = 102 kPa / 101,325 kPa/atm ≈ 1,0067 atm
Thể tích khí H2 là V = 209 ml = 0,209 L
Nhiệt độ T = 20°C = 293 K
Sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV = nRT
nH2 = (PV) / (RT) = (1,0067 atm * 0,209 L) / (0,0821 L*atm/(mol*K) * 293 K) ≈ 0,00877 mol
Số mol H2 bằng số mol electron trao đổi.
Đương lượng gam của kim loại X là:
E = m / ne = 0,350 g / 0,00877 mol ≈ 39,9 g/mol
Tuy nhiên, các đáp án không có giá trị nào gần với 39,9 g. Ta cần xem xét lại phương trình phản ứng. Giả sử kim loại X có hóa trị n, phản ứng sẽ là:
2X + 2nH+ -> 2Xn+ + nH2
Số mol electron trao đổi là n lần số mol của H2, tức là n*0.00877 mol
Vậy đương lượng gam là: E = 0.350 / (n*0.00877) = 39.9/n
Nếu n=1, E=39.9 (không có đáp án nào gần đúng)
Nếu n=2, E=19.95 ≈ 20g (gần với đáp án D)
Nếu n=4, E = 39.9/4 ≈ 9.975 (gần với đáp án C)
Nếu n= 4, số mol electron trao đổi = 4*0.00877 = 0.03508, E = 0.350/0.03508 ≈ 9.975 ≈ 10 (gần đáp án C)
Giả sử kim loại có hóa trị 2. 2X + H2SO4 -> XSO4 + H2. Thì số mol e trao đổi = 2* số mol H2 = 2 * 0.00877 = 0.01754 . Vậy E = 0.350/0.01754 ≈ 20
