Thực hiện phản ứng nhiệt nhôm hỗn hợp Al, Fe2O3, Cr2O3 sau một thời gian thu được hỗn hợp chất rắn X. Chia X thành 2 phần bằng nhau. Hòa tan hoàn toàn phần 1 trong dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 2,016 lít khí SO2 (sản phẩm khử duy nhất, đktc). Hòa tan hết phần 2 trong 400 ml dung dịch HNO3 2M, thu được dung dịch Y và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5). Cho từ từ dung dịch NaOH 1M đến dư vào dung dịch Y thu được kết quả như hình vẽ sau:
Khối lượng Cr2O3 trong hỗn hợp ban đầu là
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiNhìn vào đồ thị ta thấy sau một thời gian kết tủa xuất hiện nên suy ra trong dung dịch Y có chứa H+ dư
⇒ nH+ dư = 0,296 mol
Khi thêm NaOH khối lượng kết tủa không đổi và bằng 5,136 gam ⇒ mFe(OH)3 = 5,136 gam
⇒ nFe(OH)3 = 0,048 mol
Quy đổi mỗi phần thành: Al (x mol); Fe (0,048 mol); Cr (y mol); O (x mol)
⇒ nFe2O3 = 0,5.0,048 = 0,024 (mol); nCr2O3 = 0,5y (mol)
+ Ta có: nO = 3nFe2O3 + 3nCr2O3 ⇒ z = 3.0,024 + 3.0,5y (1)
+ BTe quá trình phần 1 tác dụng với H2SO4 đặc nóng dư:
\(3{n_{Al\;}} + {\rm{ }}3{n_{Fe\;}} + {\rm{ }}3{n_{Cr\;}} = {\rm{ }}2{n_O}\; + {\rm{ }}2{n_{S{O_2}}} \Rightarrow {\rm{ }}3x{\rm{ }} + {\rm{ }}3.0,048{\rm{ }} + {\rm{ }}3y{\rm{ }} = {\rm{ }}2z{\rm{ }} + {\rm{ }}0,09.2{\rm{ }}\left( 2 \right)\)
+ Phần 2 tác dụng với HNO3:
Thành phần dung dịch Y
\(\left\{ \begin{array}{l} A{l^{3 + }}:x\\ F{e^{3 + }}:0,048\\ C{r^{3 + }}:y\\ \mathop \to \limits^{BTDT} N{O_3}^ - :3x + 3y + 0,44 \end{array} \right.\)
Do 2 phần có khối lượng bằng nhau nên ta suy ra lượng e trao đổi của SO2 bằng lượng e trao đổi của NO
\(\begin{array}{*{20}{l}} { \Rightarrow {\rm{ }}2{n_{S{O_2}}}\; = {\rm{ }}3{n_{NO}}\; \Rightarrow {\rm{ }}{n_{NO}}\; = {\rm{ }}2/3.{n_{S{O_2}}}{\rm{ }} = {\rm{ }}2/3.0,09{\rm{ }} = {\rm{ }}0,06{\rm{ }}mol}\\ {BTNT{\rm{ }}N:{\rm{ }}{n_{HN{O_3}{\rm{ }}pu}}\; = {\rm{ }}{n_{N{O_3}^ - \;}} + {\rm{ }}{n_{NO}}\; \Rightarrow {\rm{ }}0,8{\rm{ }} = {\rm{ }}3x{\rm{ }} + {\rm{ }}3y{\rm{ }} + {\rm{ }}0,44{\rm{ }} + {\rm{ }}0,06{\rm{ }}\left( 3 \right)} \end{array}\)
Giải hệ (1) (2) (3) được x = 0,06; y = 0,04; z = 0,132
Trong mỗi phần ta có: nCr = y = 0,04 ⇒ nCr2O3 = 0,02 mol ⇒ mCr2O3 = 3,04 gam
⇒ mCr2O3 (hh đầu) = 6,08 gam
