Câu 240.
Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm Fe, Cu, Al vào dung dịch HNO₃, thu được NO là sản phẩm khử duy nhất. Sau phản ứng thu được 0,1 mol khí và dung dịch X. Cho dung dịch X tác dụng với NaOH dư, lọc kết tủa, nung đến khối lượng không đổi thu được 7,2 gam chất rắn. Tính số mol mỗi kim loại ban đầu.

Question

Accepted Answer

Để giải bài toán này, ta cần phân tích các phản ứng hóa học xảy ra trong từng bước.

1. **Phản ứng giữa kim loại và HNO₃**:
   - Fe, Cu, Al đều có thể phản ứng với HNO₃, nhưng với mỗi kim loại sẽ sinh ra các sản phẩm khác nhau:
     - Fe + HNO₃ → Fe(NO₃)₂ + NO (hoặc NO₂, tùy thuộc vào nồng độ HNO₃)
     - Cu + HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + NO₂ (nếu là HNO₃ đặc)
     - Al + HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NO (hoặc NO₂, tùy thuộc vào nồng độ HNO₃)

Theo đề bài, sản phẩm khử duy nhất là NO. Điều này có nghĩa là HNO₃ có nồng độ loãng và các phản ứng xảy ra chủ yếu với sản phẩm là NO.

2. **Tính toán số mol khí NO thu được**:
   - Ta biết rằng tổng số mol NO thu được là 0,1 mol. Phản ứng của các kim loại với HNO₃ sinh ra NO theo tỉ lệ mol khác nhau.
   - Từ phản ứng trên, tỉ lệ mol các kim loại tương ứng là:
     - Fe: 1 mol Fe tạo ra 1 mol NO
     - Al: 2 mol Al tạo ra 2 mol NO → 1 mol Al tạo ra 1 mol NO
     - Cu: không tham gia vì sản phẩm là NO₂.

3. **Dung dịch X**:
   - Dung dịch X sẽ chứa các muối nitrat của Fe và Al. Ta không có Cu trong dung dịch này vì nó sinh ra NO₂.
   - Tổng số mol kim loại sau khi hòa tan và trước phản ứng với NaOH là n(Fe) + n(Al).

4. **Phản ứng với NaOH**:
   - Khi cho dung dịch X tác dụng với NaOH dư, các ion Fe²⁺ và Al³⁺ sẽ tạo ra kết tủa:
     - Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)₂ (kết tủa)
     - Al³⁺ + 3OH⁻ → Al(OH)₃ (kết tủa)

Sau khi nung kết tủa này, ta thu được oxit. 
   - Khối lượng kết tủa sau khi nung là 7,2 gam.

5. **Tính khối lượng mol**:
   - Khối lượng mol của Fe(OH)₂ = 55,85 + 2 × 16 = 87,85 g/mol
   - Khối lượng mol của Al(OH)₃ = 26,98 + 3 × 16 = 58,98 g/mol

6. **Tính số mol kết tủa**:
   - Số mol kết tủa sau nung là: 
   $$
   \text{Số mol} = \frac{7,2 \text{g}}{\text{Khối lượng mol của chất}}.
   $$
   - Giả sử chỉ có Al(OH)₃ kết tủa: 
   $$
   n(Al) = \frac{7,2}{58,98} \approx 0,122 mol.
   $$
   - Số mol Fe(OH)₂ sẽ tạo ra với khối lượng tương ứng:
   $$
   n(Fe) = \frac{7,2}{87,85} \approx 0,082 mol.
   $$

7. **Tính tổng số mol**:
   - Theo số mol NO là 0,1, ta có:
   $$
   n(Fe) + n(Al) = 0,1.
   $$
   - Thay vào:
   $$
   0,082 + n(Al) = 0,1 \implies n(Al) = 0,018 mol.
   $$

Vậy số mol của các kim loại ban đầu là:
- Số mol Fe = 0,082 mol.
- Số mol Al = 0,018 mol.
- Số mol Cu = 0 mol.

**Đáp án**:
- Số mol Fe: 0,082 mol.
- Số mol Al: 0,018 mol.
- Số mol Cu: 0 mol.

Câu 240. Hòa tan hoàn toàn hỗn hợp gồm Fe, Cu, Al vào dung dịch HNO₃, thu được NO là sản phẩm khử duy nhất. Sau phản ứng thu được 0,1 mol khí và dung dịch X. Cho dung dịch X tác dụng với NaOH dư, lọc k...