Bài 4. Bài tập tính toán vô cơ. Bài 4. (2 điểm) Bài tập tính toán vô cơ tổng hợp,Cho hỗn hợp X gồm Al, Fe, Au vào dung dịch HCl đậm đặc, dư thì thu V lít khí $H_2$ (ở đktc) và hỗn,hợp A. Cho từ từ dung dịch $HNO_3$ đến dư vào hỗn hợp A đến khi chất rắn tan hoàn toàn, thu được 4,48 lít,(ở đktc) một khí không màu hóa nâu trong không khí và dung d ịch B. Lọc bỏ bã rắn trong hỗn hợp A rồi,cho toàn bộ dung dịch nước lọc tác dụng với dung dịch NaOH dư trong điều kiện không có không khí,,thu được 13,5 gam kết tủa. Mặt khác, nếu cô cạn dung dịch B thì thu được 83,25 gam muối khan. Tính,thành phần % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X và V.

Question

Timi · Accepted Answer

Để giải bài tập này, ta sẽ thực hiện các bước tính toán như sau:

1. **Phân tích phản ứng với HCl**:
   - Al và Fe phản ứng với HCl tạo ra H₂ và muối tương ứng.
   - Phương trình phản ứng:
     $$
     2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2
     $$
     $$
     2Fe + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2
     $$

Gọi số mol Al là $ n_{Al} $, số mol Fe là $ n_{Fe} $.
   - Khí H₂ thu được từ phản ứng của Al và Fe sẽ là:
     $$
     n_{H_2} = 1.5n_{Al} + 1.5n_{Fe}
     $$
   - Thể tích khí H₂ ở đktc là $ V = n_{H_2} \times 22.4 $ (lit).

2. **Phản ứng với HNO₃**:
   - Chất rắn còn lại (A) gồm Au, Fe không phản ứng với HNO₃. Phản ứng của Fe với HNO₃ cho khí NO (khí không màu hóa nâu trong không khí):
     $$
     3Fe + 8HNO_3 \rightarrow 3Fe(NO_3)_2 + 4H_2O + 2NO
     $$
   - Từ thể tích khí NO thu được (4.48 lít), ta tính số mol:
     $$
     n_{NO} = \frac{4.48}{22.4} = 0.2 \text{ mol}
     $$
   - Theo phản ứng, số mol Fe tham gia phản ứng là:
     $$
     n_{Fe} = \frac{3}{2} n_{NO} = \frac{3}{2} \times 0.2 = 0.3 \text{ mol}
     $$

3. **Tính khối lượng Fe**:
   - Khối lượng của Fe:
     $$
     m_{Fe} = n_{Fe} \times M_{Fe} = 0.3 \times 56 = 16.8 \text{ gam}
     $$

4. **Tính kết tủa với NaOH**:
   - Kết tủa là Fe(OH)₃ và Al(OH)₃. Từ phương trình phản ứng:
     $$
     Fe^{3+} + 3OH^- \rightarrow Fe(OH)_3
     $$
     $$
     Al^{3+} + 3OH^- \rightarrow Al(OH)_3
     $$
   - Tổng khối lượng kết tủa là 13.5 gam. Gọi $ n_{Fe(OH)_3} = x $ và $ n_{Al(OH)_3} = y $:
     $$
     56x + 27y = 13.5
     $$

5. **Cô cạn dung dịch B**:
   - 83.25 gam muối khan thu được là muối của Al và Fe.
   - Khối lượng muối từ Fe và Al là:
     $$
     m_{Fe} + m_{Al} + m_{Au} = 83.25 \text{ gam}
     $$

6. **Tính toán với Au**:
   - Gọi khối lượng Au là $ m_{Au} $. Do Au không phản ứng với HCl và HNO₃, nên:
     $$
     m_{Au} = m_{X} - (m_{Fe} + m_{Al})
     $$

7. **Tính thành phần phần trăm**:
   - Tổng khối lượng hỗn hợp X:
     $$
     m_X = m_{Fe} + m_{Al} + m_{Au}
     $$
   - Tính thành phần %:
     $$
     \%Fe = \frac{m_{Fe}}{m_X} \times 100, \quad \%Al = \frac{m_{Al}}{m_X} \times 100, \quad \%Au = \frac{m_{Au}}{m_X} \times 100
     $$

Kết quả cuối cùng sẽ là thành phần % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp X và thể tích V. Các giá trị cụ thể sẽ tùy thuộc vào số liệu tính toán chính xác trong các bước trên.