a. Hòa tan hết 12g hỗn hợp A gồm Fe và kim loại R (hóa trị II không đổi) vào 200ml dung dịch HCl 3,5M thu được 6,72 lít khí (đktc) và dung dịch B. Mặt khác nếu cho 3,6g kim loại R tan hết vào 400ml dung dịch H2SO4 1M thì H2SO4 còn dư. Xác định R và thành phần phần trăm theo khối lượng của Fe và R trong hỗn hợp A. b. Cho toàn bộ dung dịch B ở trên tác dụng với 300ml dung dịch NaOH 4M thì thu được kết tủa C và dung dịch D. Nung kết tủa C ngoài không khí đến m không đổi được chết rắn E. Tính khối lượng E, nồng độ mol/l của các chất trong dung dịch D

Đáp án:

a/ Mg; %Mg=30%

b/ $m_E=18g;\ C_{M(NaOH)}=1,67M;\ C_{M(NaCl)}=2,33M$

Giải thích các bước giải:

a. Gọi KLNT của R là R. 

Số mol Fe, R lần lượt là a,b mol $ ⇒56a+Rb=12$

Hoà tan 12gA vào dung dịch HCl:

$n_{HCl}=0,2.3,5=0,7\ mol$

$n_{H_2}=0,03\ mol$

PTHH:

$Fe+2HCl\to FeCl_2+H_2\\R+2HCl\to RCl_2+H_2$

Thấy: $n_{HCl\ pư}=2.n_{H_2}=0,6<0,7 ⇒ HCl dư 0,1\ mol$

Ta có: 

$n_{H_2}=n_{Fe}+n_{R}=0,3 ⇒ a+b =0,3\ mol$

$⇒M_{tb\ A}=\dfrac{12}{0,3}=40⇒R<40<56$ (1)

+/ Hòa tan 3,6g kim loại R vào $H_2SO_4$, ta có: 

$R+H_2SO_4\to RSO_4+H_2$

$n_R=n_{H_2SO_4\ pư} < n_{H_2SO_4\ ban\ đầu}⇒ n_R<0,4\ mol⇒ R>\dfrac{3,6}{0,4}=9 (2)$

Từ (1), (2) ⇒ $9<R<40$

Trong các kim loại có hóa trị II không đổi, chỉ có Mg thỏa mãn (Phản ứng với HCl và $H_2SO_4$, M=24)

Vậy: R là Mg

Ta có hệ: 

$\begin{cases}a+b=0,3\\56a+24b=12\end{cases}⇒a=b=0,15 \\⇒m_{Mg}=3,6 ⇒\%m_{Mg}=30\%$

b/ Dung dịch B bao gồm: $HCl:0,1\ mol; MgCl_2:0,15\ mol;FeCl_2:0,15\ mol$

Cho 1,2 mol NaOH tác dụng với dung dịch B ta được: 

$HCl+NaOH\to NaCl+H_2O\\0,1\hspace{1,5cm}0,1\hspace{2cm}0,1\\FeCl_2+2NaOH \to Fe(OH)_2↓+2NaCl\\0,15\hspace{1,5cm}0,3\hspace{2cm}0,15\\MgCl_2+2NaOH \to Mg(OH)_2↓+2NaCl\\0,15\hspace{1,5cm}0,3\hspace{2cm}0,15$

Nung C trong không khí đến khối lượng không đổi:

$Mg(OH)_2\xrightarrow{t^o}MgO+H_2O\\0,15\hspace{2,5cm}0,15$

$4Fe(OH)_2+O_2\xrightarrow{t^o}2Fe_2O_3+4H_2O\\0,15\hspace{4,5cm}0,075$

$⇒m_E=0,15.40+0,075.160=18g$

Dung dịch D chứa:

NaOH dư:

$n_{NaOH\ dư}=1,2-0,1-0,3-0,3=0,5\ mol ⇒C_{M(NaOH)}=\dfrac{0,5}{0,3}=1,67M$

$NaCl: n_{NaCl}=0,1+0,3+0,3=0,7\ mol ⇒C_{M(NaCl)}=\dfrac{0,7}{0,3}=2,33M$