dung dịch Y cho bay hơi bớt nước, sau đó làm lạnh, thu được 1,566 gam tinh thể chất Z màu xanh. Hiệu suất của cả quá trình đạt 85%.
Lấy 0,361gam tinh thể Z pha thành 50 ml dung dịch Z. Chuẩn độ 10 ml dung dịch Z bằng dung dịch KMnO4 0,01M (trong môi trường H 2SO4) thì thấy hết 16,00 ml. Xác định công thức phân tử của Z.
Hướng dẫn:
1. a. Khi cho dung dịch A tác dụng với K3[Fe(CN)6] thì thuđược kết tủa màu xanhđậm, còn nếu cho A tác dụng với dung dịch kiềm thì thu được kết tủa màu trắng đậm, còn nếu cho A tác dụng với dung dịch kiềm thì thu được kết tủa màu trắng xanh, sau chuyển sang màu nâu đỏ → trong dung dịch A có chứa ion Fe2+:
Fe2+ + K+ + [Fe(CN)6]3- → KFe[Fe(CN)6] ↓ (xanh Tuabin) Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 ↓ (trắng xanh)
2Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O → 2Fe(OH)3 (↓ nâu đỏ)
- Kim loại X là Fe. Hòa tan hoàn toàn bột kim loại X trong dung H2SO4 20% dư: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
- Khi trộn dung dịch bão hòa FeSO 4 và dung dịch (NH4)2SO4 bão hòa, làm lạnh dung dịch sẽ thu được tinh thể muối kép (NH4)2SO4. FeSO4. n H2O hoặc (NH4)2Fe(SO4)2.nH2O.
- Phản ứng chuẩn độ:
5Fe2+ + MnO-4 + 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O Số mol MnO-
4 = 0,01.10,2.10-3 = 0,102.10-3 (mol)
Số mol Fe2+ trong 50ml dung dịch A là: (0,102.10-3.5.50)/10 = = 2,55.10-3 mol Trong 1,00 gam tinh thể (NH4)2SO4. FeSO4. n H2O có 2,55.10-3 mol Fe
→ số mol A là 2,55.10-3mol → MA = 1/(2,55.10-3) ≈ 392 (g/mol)
→ số phân tử nước kết tinh là 6;
công thức phân tử của tinh thể A là (NH4)2SO4. FeSO4. 6 H2O.
b. Nếu trong thí nghiệm này thay H2SO4 bằng HCl; (NH4)2SO4 bằng NH4Cl thì không thu được muối kép, vì gốc Cl- không có khả năng tạo liên kết hidro, không không thu được muối kép, vì gốc Cl- không có khả năng tạo liên kết hidro, không làm cầu nối để tạo muối kép, còn gốc SO2
4- có khả năng tạo liên kết hidro, làm cầu nối nên dễ tạo muối kép.
2. - Cho dung dịch chất A (NH4)2SO4. FeSO4. 6 H2O (có axit H2SO4 làm môi trường) tác dụng với H2C2O4, đun nóng, thu được kết tủa D: trường) tác dụng với H2C2O4, đun nóng, thu được kết tủa D:
Fe2+ + C2O42− → FeC2O4 ↓ vàng
-Trong giai đoạn này cần có axit H2SO4 làm môi trường để ion Fe2+ không bị oxi không khí oxi hóa thành ion Fe3+.
- Khi cho FeC2O4 tác dụng với H2O2 có mặt lượng dư C2 O42− , Fe(II) bị oxi hóa thành Fe(III), kết hợp với ion C2O42− tạo thành phức sắt (III) oxalat. Gọi công thức của tinh thể Z là: KxFe(C2O4)y (H2O)z
Nếu hiệu suất = 100%, thì số mol Fe trong tinh thể Z = số mol Fe trong tinh thể A = 2/392 = = 5,102.10-3 (mol).
Vì nZ = nFe và vì hiệu suất của cả quá trình là 85% → Số mol Z = số mol Fe. 85% == 4,3367.10-3 (mol) → MZ = 1,566/(4,3367.10-3) = 361 (g/mol)
- Phản ứng chuẩn độ:
5 C2O42− + 2 MnO4−+ 16H+→ 10CO2 + 2Mn2+ + 8H2O Số mol MnO-
4 = = 0,01.16.10-3 = 0,16.10-3 (mol)
Số mol C2O42− trong 50ml dung dịch Y là: (0,16.10-3. 5. 50)/(2.10) = 2.10-3 mol
Trong 0,361g tinh thể Z (0,001mol) có 2.10-3 mol C2O42−→trongZcó 2 gốc C2O42− Áp dụng bảo toàn điện tích trong tinh thể Z: (1+).x + (3+).1 + 2.(2-) = 0 → x = 1 Công thức phân tử của Z là KFe(C2O4)2 (H2O)z
Từ MY =361 → z = 5 → Công thức phân tử của Z là KFe(C2O4)2 (H2O)5. - Xác định công thức cấu tạo của Z :
nhất, mỗi ion C2 O42− có dung lượng phối trí là 2, vì vậy trong cầu nội, để cho nguyên tử trung tâm Fe có số phối trí 6 thì trong cầu nội phải có 2 phân tử H2O. Công thức của Z là K[Fe(C2O4)2(H2O)2].3H2O.
Câu 35. (Đề thi chọn đội tuyển thi Olympic Quốc tế năm 2005)
Hoà tan sản phẩm rắn của quá trình nấu chảy hỗn hợp gồm bột của một khoáng vật màu đen, kali hiđroxit và kali clorat, thu được dung dịch có màu lục đậm. Khi để trong không khí, màu lục của dung dịch chuyển dần thành màu tím. Quá trình chuyển đó còn xảy ra nhanh hơn nếu sục khí clo vào dung dịch hay khi điện phân dung dịch.
a. Hãy cho biết khoáng vật màu đen là chất gì.
b. Viết phương trình của tất cả các phản ứng xảy ra trong quá trình thí nghiệm.
Hướng dẫn:
1. Khoáng vật màu đen là MnO2.
Dung dịch màu lục đậm chuyển dần thành màu tím khi để trong không khí chỉ có thể là dung dịch MnO42- vậy phản ứng xảy ra khi nấu chảy hỗn hợp là
3MnO2 + 6KOH + 6KlO3 3K2MnO4 + 3H2O + KCl (1) 3K2MnO4 + 2H2O 2KMnO4 + MnO2 + 4KOH (2) 2KOH + CO2 K2CO3 + H2O (3) Phản ứng này làm cân bằng (2) chuyển dịch dần sang phải
2K2MnO4 + Cl2 2KMnO4 + 2KCl
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Cao Cự Giác (2004), Bài giảng hoá vô cơ, NXB Giáo dục, Hà Nội. [2] Đề thi HSG Quốc gia các năm.
[3] Đề thi chọn HSG dự thi olympic Quốc tế.
[4] Đề thi và bài tập chuẩn bị Olympic Quốc tế.
[5]. Hoàng Nhâm (1994), Hóa học vô cơ, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2000.
[6]. Vũ Đăng Độ, Triệu Thị Nguyệt, Hoá học vô cơ NXB Giáo dục, Hà Nội, 2007 (quyển 1), 2008 (quyển 2).