Cho 10.8 gam hỗn hợp A gồm Cu và kim loại M (khối lượng của M lớn hơn khối lượng của Cu) tác dụng với dung dịch HCl dư, thu dược 2,912 lít khí (đktc). Nếu cho hỗn hợp A này tác dụng hết với dung dịch H2SO4 đặc, đun nóng thì thu được 5,6 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đktc). Mặt khác, nếu cho 5,4 gam hỗn hợp A tác dụng với 160 ml AgNO3 1M thu được m gam chắt rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, kim loại M không có hóa trị (I) trong các hợp chất. Xác định giá trị m
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sainH2 = 0,13 mol; nSO2 = 0,25 mol
Ta có
\(\begin{array}{*{20}{l}} {2{H^{ + \:}} + 2e\;\;\;\;\; \to {H_2}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;Cu \to C{u^{2 + }}\; + 2e}\\ {0,26\;\; \leftarrow 0,13\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;0,12\;\;\;\;0,24}\\ {{S^{ + 6}}\; + 2e \to {S^{ + 4}}}\\ {0,5 \leftarrow 0,25} \end{array}\)
TH1: M là kim loại có hóa trị không đổi
⇒ nCu = (0,5 – 0,26) : 2 = 0,12 mol ⇒ mCu = 7,68g
⇒ mM = 3,12g (loại vì khối lượng của M lớn hơn của Cu)
TH2: M là kim loại có hóa trị thay đổi
Do M không có hóa trị I do đó khi phản ứng với HCl thì M thể hiện hóa trị II
M + 2HCl → MCl2 + H2
0,13 ← 0,13
Do M có hóa trị thay đổi ⇒ khi phản ứng với H2SO4 đặc nóng thì M thể hiện hóa trị III
\(\begin{array}{*{20}{l}} {2M{\rm{ }} + {\rm{ }}6{H_2}S{O_4}\; \to {\rm{ }}{M_2}{{\left( {S{O_4}} \right)}_3}\; + {\rm{ }}3S{O_{2\;}} + {\rm{ }}6{H_2}O}\\ {0,13\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }} \to \;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}\;\;\;\;\;{\rm{ }}0,195}\\ {Cu{\rm{ }} + {\rm{ }}2{H_2}S{O_4}\; \to {\rm{ }}CuS{O_4} + {\rm{ }}S{O_2}\; + {\rm{ }}2{H_2}O}\\ {0,055\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }} \leftarrow \;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}0,055}\\ { \Rightarrow {\rm{ }}{m_M}\; = {\rm{ }}10,8{\rm{ }}--{\rm{ }}0,055{\rm{ }}.{\rm{ }}64{\rm{ }} = {\rm{ }}7,28g}\\ { \Rightarrow {\rm{ }}{M_{M\;}} = {\rm{ }}56{\rm{ }} \Rightarrow {\rm{ }}Fe} \end{array}\)
Ta có số mol của Cu và Fe trong 10,8 g lần lượt là 0,055 và 0,13 mol
⇒ Trong 5,4g có số mol Cu và Fe lần lượt là 0,0275 và 0,065 mol
\(\begin{array}{*{20}{l}} {{n_{AgNO3\;}} = {\rm{ }}0,16mol\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}\\ {Fe{\rm{ }}\;\;\;\;\;\;{\rm{ }} + {\rm{ }}\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}2AgN{O_3}\; \to \;\;\;\;{\rm{ }}Fe{{\left( {N{O_3}} \right)}_2}\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }} + {\rm{ }}\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}2Ag}\\ {0,065\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}0,13\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}\;{\rm{ }}0,065\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}0,13}\\ {Cu\;\;\;\;\;\;{\rm{ }} + {\rm{ }}\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}2AgN{O_3}\; \to \;\;\;\;{\rm{ }}Cu{{\left( {N{O_3}} \right)}_2}\;\;\;\;\;\;{\rm{ }} + {\rm{ }}\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}2Ag}\\ {0,015\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}0,03\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;{\rm{ }}0,03} \end{array}\)
⇒ nCu dư = 0,0275 – 0,015 = 0,0125mol
m = mCu dư + mAg = 0,0125 . 64 + 0,16 . 108 = 18,08g
