Phèn chua (K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O) được sử dụng nhiều trong công nghiệp nhuộm, giấy hoặc sử dụng làm trong nước,… Có nhiều cách điều chế phèn chua, một trong số đó được tiến hành như sau:
• Bước 1: Hòa tan vừa đủ quặng boxit (Al2O3.2H2O) trong dung dịch KOH 16,8%.
• Bước 2: Cho từ từ dung dịch H2SO4 50% vào dung dịch thu được sau bước 1 cho đến khi kết tủa tan vừa hết.
• Bước 3: Đun nóng để nước bay hơi cho đến khi khối lượng dung dịch giảm đi 30% so với ban đầu.
• Bước 4: Hạ nhiệt độ dung dịch về 20°C để phèn chua tách ra.
Biết các phản ứng xảy ra vừa đủ và độ tan của phèn chua tại 20°C là 14 gam/100 gam H2O. Ban đầu sử dụng 100 kg dung dịch KOH, sau khi kết thúc các bước trên thu được m kg phèn chua. Giá trị gần nhất của m là
A. 138,8. B. 135,2. C. 118,9. D. 116,8.
Câu trả lời tốt nhất
nKOH = 100.16,8%/56 = 0,3 kmol
—> nAl2O3.2H2O = nAl2(SO4)3 = nK2SO4 = 0,15 kmol
—> nH2SO4 = 0,6 kmol
mdd sau bước 2 = mAl2O3.2H2O + mddKOH + mddH2SO4 = 0,15.138 + 100 + 0,6.98/50% = 238,3 kg
mdd sau bước 3 = 238,3 – 238,3.30% = 166,81
mK2SO4.Al2(SO4)3.24H2O = 0,15.948 = 142,2 và mH2O = 166,81 – 142,2 = 24,61
100 gam H2O hòa tan 14 gam phèn chua
—> 24,61 gam H2O hòa tan 3,4454 gam phèn chua
—> m phèn chua tách ra = 142,2 – 3,4454 = 138,7546 gam
Chú ý: Cách giải trên ta coi chất tan là K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O (coi như muối kép này là 1 chất không tách rời). Nếu ta tính chất tan là K2SO4.Al2(SO4)3 thì lời giải sẽ như dưới đây:
Theo giả thiết: 14 gam K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O + 100 gam H2O tạo 114 gam dung dịch bão hòa ở 20°C.
—> C%K2SO4.Al2(SO4)3 bão hòa = 14.516/(948.114) = 6,6844%
Khi làm lạnh đã tách ra nK2SO4.Al2(SO4)3.24H2O = x kmol
—> mdd còn lại = 166,81 – 948x
—> C%K2SO4.Al2(SO4)3 bão hòa = 516(0,15 – x)/(166,81 – 948x) = 6,6844%
—> x = 0,146366 kmol
mK2SO4.Al2(SO4)3.24H2O tách ra = 948x = 138,7546 kg
em thắc mắc chỗ tính mH2O, khi còn ở trong dung dịch chưa làm lạnh thì trong đấy nó vẫn là 2 muối riêng lẻ K2SO4 với Al2(SO4)3 và không ngậm nước chứ nhỉ?