Để giải bài toán này, ta sẽ đi từng phần một.
### a) Tính lượng muối khan thu được khi cô cạn dung dịch X.
Trước tiên, ta cần xác định số mol của khí sinh ra từ phản ứng giữa kim loại A và dung dịch HNO₃. Khí thu được là NO và N₂O, có tỉ khối so với H₂ là 18,5.
Tỉ khối của khí so với H₂ (tỉ khối = 18,5) cho ta biết phân tử khối trung bình của hỗn hợp khí:
\[
M_{mix} = 18,5 \times 2 = 37
\]
Ta biết rằng khí NO có phân tử khối là 30 và khí N₂O có phân tử khối là 44. Giả sử trong hỗn hợp có x mol NO và y mol N₂O.
Sử dụng phương trình tính phân tử khối trung bình:
\[
\frac{30x + 44y}{x + y} = 37
\]
Giải phương trình này, ta có:
\[
30x + 44y = 37(x + y)
\]
\[
30x + 44y = 37x + 37y
\]
\[
7y = 7x \implies x = y
\]
Gọi x = y = z, ta có:
\[
x + y = 2z
\]
Số mol khí là:
\[
V_{ktc} = n_{gas} \cdot 22,4 \quad \Rightarrow \quad 3,5841 = n_{gas} \cdot 22,4 \quad \Rightarrow \quad n_{gas} = \frac{3,5841}{22,4} \approx 0,160
\]
Do đó, số mol NO và N₂O lần lượt là:
\[
x = y = \frac{0,160}{2} = 0,080
\]
Tổng số mol HNO₃ đã phản ứng:
- 1 mol NO cần 1 mol HNO₃
- 1 mol N₂O cần 2 mol HNO₃
Vậy tổng số mol HNO₃ đã phản ứng là:
\[
n_{HNO_3} = 0,080 + 2 \cdot 0,080 = 0,240
\]
Khối lượng HNO₃ đã dùng:
\[
m_{HNO_3} = n_{HNO_3} \cdot M_{HNO_3} = 0,240 \cdot 63 = 15,12 g
\]
Khối lượng dung dịch HNO₃ 2M (trong 1 lít có 126g HNO₃):
\[
V_1 = \frac{15,12}{2} = 7,56 ml
\]
Bây giờ, để tìm lượng muối khan thu được:
- Kim loại không tan còn lại là kẽm và nhôm, với tổng khối lượng ban đầu là 14,93g và còn lại 3,25g, tức là đã phản ứng 14,93g - 3,25g = 11,68g.
Ta có số mol của các kim loại này:
- Số mol nhôm:
\[
n_{Al} = \frac{x}{27}
\]
- Số mol kẽm:
\[
n_{Zn} = \frac{y}{65}
\]
Công thức tổng quát để tính số muối thu được:
\[
\text{Muối Al(NO}_3)_3: \quad n_{Al} \rightarrow 1 \text{ mol cho 1 mol Al}
\]
\[
\text{Muối Zn(NO}_3)_2: \quad n_{Zn} \rightarrow 1 \text{ mol cho 1 mol Zn}
\]
Vì vậy tổng số mol muối khan = số mol Al + số mol Zn.
### b) Xác định V1 của HNO₃ 2M.
Đã tính toán trong phần a:
\[
V_1 \approx 7,56 \, ml
\]
### c) Bằng cách nào có thể phân biệt được hai khí dùng trong hai ống nghiệm khác nhau mà không cần dùng đến hóa chất?
Ta có thể phân biệt hai khí NO và N₂O bằng cách sử dụng sự khác biệt trong tính chất vật lý của chúng.
- Khí NO là khí độc và có màu nâu, có thể bị oxi hóa để trở thành NO₂ trong không khí.
- Khí N₂O (khí cười) không màu và không độc.
Nếu cho cả hai khí vào ống nghiệm và kiểm tra bằng mắt thường, khí NO sẽ tạo màu nâu, trong khi N₂O thì không màu.
Vậy ta có thể phân biệt hai khí này thông qua màu sắc mà không cần dùng đến hóa chất.