Cho 23,16 gam hỗn hợp 3 kim loại Al, Fe, Cu vào bình chứa 200 ml dung dịch gồm HNO3 2,5M và H2SO4 0,45M, khuấy đều thấy thoát ra một khí duy nhất là NO. Sau phản ứng thu được dung dịch X và còn kim loại chưa tan hết. Để hòa tan hết lượng kim loại cần thêm tối thiểu 110ml dung dịch H2SO4 2M vào bình sau phản ứng và thu được dung dịch Y. Lấy một 1/2 dung dịch Y tác dụng với dung dịch 0,43 mol NaOH, lọc rửa kết tủa, rồi nung trong điều kiện có O2 đến khối lượng không đổi thu được chất rắn Z nặng 14,91 gam. Biết NO là sản phẩm khử duy nhất của NO3-. Xác định nồng độ mol từng ion trong dung dịch X (bỏ qua sự phân li của nước).
Câu trả lời tốt nhất
Đặt a, b, c là số mol Al, Fe, Cu
—> 27a + 56b + 64c = 23,16 (1)
nHNO3 = 0,5; nH2SO4 = 0,09; nH2SO4 thêm = 0,22
—> nH+ tổng = 1,12 —> nNO tổng = nH+/4 = 0,28
Bảo toàn electron: 3a + 2b + 2c = 0,28.3 (2)
Y chứa cation kim loại, SO42- (0,31), NO3- (0,5 – 0,28 = 0,22)
1/2Y chứa cation kim loại, SO42- (0,155), NO3- (0,11)
TH1: Vẫn còn Al(OH)3
1/2Y + NaOH —> Dung dịch chứa SO42- (0,155), NO3- (0,11), Na+ (0,43), bảo toàn điện tích —> nAlO2- = 0,01
—> Kết tủa gồm Al(OH)3 (0,5a – 0,01), Fe(OH)2 (0,5b) và Cu(OH)2 (0,5c)
Nung trong O2 —> 102(0,5a – 0,01)/2 + 160.0,5b/2 + 80.0,5c = 14,91 (3)
(1)(2)(3) —> a = 0,04; b = 0,12; c = 0,24
(Nghiệm thỏa mãn 0,5a > 0,01)
nHNO3 = 0,5; nH2SO4 = 0,09 —> nH+ = 0,68
—> nNO = 0,68/4 = 0,17
Dễ thấy 3nNO > 3a + 2b nên Al, Fe hết, Cu tan một phần
[Al3+] = a/0,2 = 0,2M
[Fe2+] = b/0,2 = 0,6M
nCu phản ứng = (3nNO – 3a – 2b)/2 = 0,075
—> [Cu2+] = 0,375M
[NO3-] = (0,5 – 0,17)/0,2 = 1,65M
[SO42-] = 0,45M
TH2: Không còn Al(OH)3
1/2Y + NaOH —> Dung dịch chứa SO42- (0,155), NO3- (0,11), Na+ (0,43), AlO2-, OH-
Bảo toàn điện tích —> a + nOH- = 0,01 (*)
—> Kết tủa gồm Fe(OH)2 (0,5b) và Cu(OH)2 (0,5c)
Nung trong O2 —> 160.0,5b/2 + 80.0,5c = 14,91 (4)
(1)(2)(4) —> a = 0,0315; b = 0,1933125; c = 0,1794375
Nghiệm không thỏa mãn (*), loại.