Phương trình hóa học:

$2Al+3CuSO_4\rightarrow Al_2(SO_4)_3+3Cu$

$Fe+CuSO_4\rightarrow FeSO_4+Cu$

$Al+3HCl\rightarrow AlCl_3+\dfrac32H_2\uparrow$

$Fe+2HCl\rightarrow FeCl_2+H_2\uparrow$

Tìm giá trị \(a\):

Khi cho hỗn hợp X vào dung dịch \(CuSO_4\) dư, Al và Fe phản ứng, Cu được tạo thành; Cu có sẵn trong hỗn hợp không phản ứng. Tổng khối lượng kim loại thu được là \(35,2\) g.

Khi cho hỗn hợp X vào dung dịch HCl, Al và Fe phản ứng, còn Cu không phản ứng.

Số mol khí \(H_2\):

$n_=\dfrac964=0,4\ (mol)$

Số mol HCl đã dùng:

$n_=0,5\times2=1\ (mol)$

Theo phương trình, cứ \(1\) mol \(H_2\) cần \(2\) mol HCl, nên lượng HCl phản ứng là:

$n_=2\times0,4=0,8\ (mol)$

HCl dư, do đó Al và Fe đã phản ứng hết. Chất rắn còn lại là Cu.

Gọi tổng số mol Al và Fe trong hỗn hợp lần lượt là \(x,y\), ta có:

$\dfrac32x+y=0,4$

Tuy nhiên, dữ kiện khối lượng kim loại thu được \(35,2\) g chưa đủ để xác định riêng lượng Al, Fe và Cu ban đầu. Vì vậy, chưa thể xác định duy nhất giá trị \(a\) từ các dữ kiện đã cho.

BTKL

m_X + m_{dd HNO3} = m_{dd X} + m_H2O + m↑

=> m_{dd X} = 11,6 + 87,5 – 30 . 0,1 – 46 . 0,15 = 89,2g

=> C%Fe(NO₃)₃ = 13,565%

n HCl = 360 x 18,25/(100x36,5) = 1,8 mol

H 2  + CuO  → t ° Cu +  H 2 O

n CuO  = x

Theo đề bài

m CuO (dư) +  m Cu =  m CuO  (dư) +  m Cu   p / u  - 3,2

m Cu  =  m Cu   p / u  - 3,2 => 64x = 80x - 3,2

=> x= 0,2 mol →  m H 2  = 0,4g

Fe + 2HCl → FeCl 2  +  H 2

Số mol HCl tác dụng với  Fe 3 O 4 ,  Fe 2 O 3 , FeO là 1,8 - 0,4 = 1,4 mol

Phương trình hóa học của phản ứng:

Fe 3 O 4 + 8HCl → 2 FeCl 3 + FeCl 2  + 4 H 2 O (1)

Fe 2 O 3  + 6HCl → 2 FeCl 3  + 3 H 2 O  (2)

FeO + 2HCl →  FeCl 2  +  H 2 O  (3)

Qua các phản ứng (1), (2), (3) ta nhận thấy  n H 2 O  = 1/2 n HCl  = 1,4:2 = 0,7 mol

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m hỗn   hợp  +  m HCl  =  m muối  +  m H 2 O  +  m H 2

57,6 + 1,8 x 36,5 =  m muối  + 0,7 x 18 +0,4

m muối  = 57,6 + 65,7 - 12,6 - 0,4 = 110,3 (gam)

Bắt đầu xuất hiện kết tủa nghĩa là: NaOH đầu tiên sẽ trung hòa HCl dư trước

NaOH + HCldư → NaCl + H₂O

0,2       ←0,2

→ 2V₁ = 0,2 → V₁ = 0,1

Đến khi kết tủa không thay đổi khối lượng thì khi đó kết tủa bị hòa tan hết.

3NaOH + AlCl₃ → 3NaCl + Al(OH)₃↓

3x        ←x                             → x

NaOH + Al(OH)₃ → NaAlO₂ + 2H₂O

 x         ←x    

→ 0,2 + 4x = 0,6.2 → x = 0,25

=> y = 0,025

=> m = 17,75g

Có V₁ < V₂ => khi X tác dụng với H₂O thì Al còn dư.

Giả sử số mol 3 kim loại là: x, y, z.

K + H₂O → KOH + ½ H₂↑

x          →        x         0,5x

Al + KOH + H₂O → KAlO₂ + 1,5H₂↑

x ←     x→                                 1,5x

→ 0,5x + 1,5x = 0,2 → x = 0,1

X tác dụng với KOH: 0,1 . 0,5 + 1,5y = 0,35 => y = 0,2

Khi cho X tác dụng với H₂O còn dư Al => Y chứa Al dư và Fe

n_{Al dư} = n_{Al ban đầu} – n_{Al phản ứng} = 0,2 – 0,1 = 0,1mol

=>  0,1 . 1,5 + z = 0,4 => z = 0,25mol

=> m = 23,3g

Tính toán theo PTHH :

Fe₃O₄ + 8 HCl  → 2 FeCl₃  + FeCl₂  + 4 H₂O

FeCl₂  + ½  Cl₂ → FeCl₃

FeCl₂ + 3 AgNO₃ → 2 AgCl + Ag + Fe(NO₃)₃

FeCl₃ + 3 AgNO₃ → 3 AgCl + Fe(NO₃)₃

Bảo toàn khối lượng

m₂  – 0,5 m₁ = m _Cl2 ( lưu ý hỗn hợp chia làm 2 phần nên muối phản ứng ở mỗi phần là 0,5 m₁ )

m₂  – 0,5 m₁ = m _Cl2  => m _Cl2 = 1,42 => n _Cl2 = 0,02 mol

Theo PTHH : n _FeCl2 = n _Cl2 . 2 = 0,04 mol

Theo PTHH : n _FeCl2 . 2 = n _FeCl3 = 0,08 mol

Theo PTHH : n _AgCl = 2 . n_FeCl2 + 3 . n _FeCl3 = 0,08 .3 + 0,04 .2 = 0,32 mol

n _Ag = n _FeCl2 = 0,04 mol

=> m _{Chất rắn}  = m _Ag + m _AgCl = 0,04 . 108 + 0,32 . 143,5 = 50,24 g

 phản ứng của Fe²⁺ + Ag⁺   → Fe⁺³ + Ag