Ví dụ 1:
Hỗn hợp A gồm: M, MO, MCO3. Lấy 61,6 gam A hòa tan trong 1 lít dung dịch HCl 3M thu được dung dịch B và 11,2 lít (ở điều kiện tiêu chuẩn) hỗn hợp khí D. Cho D vào dung dịch Ca(OH)2 thu được 10 gam kết tủa, tách kết tủa khỏi dung dịch rồi them dung dịch NaOH dư vào phần nước lọc thu được 5,0 gam kết tủa. Để trung hòa axit dư trong dung dịch B cần dùng 700 ml dung dịch NaOH 2M.
1- Xác định tên kim loại M.
2- Thổi khí O2 vào dung dịch B, sau một thời gian thu được dung dịch E. Cho dung dịch KOH dư vào dung dịch E thu được kết tủa X. Nung X trong không khí đến khối lượng không đổi thấy khối lượng giảm đi 17% so với trước khi nung. Tính nồng độ mol/l của các chất trong dung dịch E.
Bài giải:
Gọi số mol các chất M, NO, MCO3 trong A lần lượt là x, y, z (x, y, z > 0) Khi cho A tác dụng với dung dịch HCl, nHCl = 3.1 = 3 (mol)
x 2x x x MO + 2HCl → MCl2 + H2O y 2y y MCO3 + 2HCl → MCl2 + CO2 + H2O z 2z z z Khí D gồm x mol H2 và z mol CO2. 0,5 4 , 22 2 , 11 = = D n ⇒ x + z = 0,5
Khi hấp thụ D vào dung dịch Ca(OH)2 thu được 10 gam kết tủa 3
10 0,1 0,1 100 CaCO n = = CO2 + Ca(OH)2 →CaCO3 + H2O 0,1 0,1
Dung dịch lọc tác dụng với dung dịch NaOH tạo kết tủa nên có muối hyđrocacbonat: 2CO2 + Ca(OH)2 →Ca(HCO3)2
2a a Khi thêm dung dịch NaOH dư:
Ca(HCO3)2 + 2NaOH → CaCO3↓ + Na2CO3 + 2H2O a a 2 5 0,05 100 CO n ⇒ = = Tổng số mol CO2 là: 0,1 + 2a = 0,2 ⇒ z = 0,2; x = 0,3.
Trung hòa axit dư trong B bằng dung dịch NaOH. Số mol NaOH là: nNaOH = 0,7.2 = 1,4 (mol)
HCl + NaOH → NaCl + H2O 1,4 1,4
⇒ 2x + 2y + 2z + 1,4 = 3 ⇒ y = 0,3
⇒ 0,3M + 0,3(M + 16) + (0,2(M + 60) = 61,6
⇒ M = 56 Kim loại M là sắt.
Dung dịch B gồm 0,8 mol FeCl2 và 1,4 mol HCl. Khi sục O2 vào B có t mol FeCl2 phản ứng:
12FeCl2 + 3O2 + 6H2O → 8FeCl3 + 4Fe(OH)3 Do trong B có HCl, Fe(OH)3 bị hòa tan ngay
Fe(OH)3 + 3HCl → FeCl3 + 3H2O Có thể viết tổng hợp hai phản ứng trên:
4FeCl2 + O2 + 4HCl → 4FeCl3 + 2H2O t t t
Dung dịch E gồm t mol FeCl3; (0,8 – t) mol FeCl2 và (1,4 – t) mol HCl. Khi cho E tác dụng với dung dịch KOH dư:
HCl + KOH → KCl + H2O FeCl3 + 3KOH → Fe(OH)3 + 3KCl t t
FeCl2 + 2KOH → Fe(OH)2 + 2KCl (0,8 - t) (0,8 - t)
Kết tủa X thu được gồm t mol Fe(OH)3 và (0,8 – t) mol Fe(OH)2. Khi nung X trong không khí:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)2 (0,8 - t) (0,8 - t)
Khi chuyển hóa hết Fe(OH)2, tổng số mol Fe(OH)3 là 0,8 mol. 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O 0,8 0,4
Chất rắn thu được gồm 0,4 mol Fe2O3 có khối lượng bằng 83% khối lượng của X. ⇒ 0, 4.160 83
107t 90(0,8 t) 100=
+ − ⇒ t = 0,3
Trong quá trình phản ứng, thể tích dung dịch coi như không đổi nên dung dịch E có thể tích 1 lít.
Dung dịch E gồm các chất và có nồng độ mol/lit: 0,3 mol FeCl3 ⇒ nồng độ 0,3M
0,5 mol FeCl2 ⇒ nồng độ 0,5M 1,1 mol HCl ⇒ nồng độ 1,1M
Ví dụ 2: Cho 500 ml dung dịch FeCl2 0,5M tác dụng với 500 ml dung dịch AgNO3 1,2M thu được chất rắn A và dung dịch B. Tính khối lượng A và nồng độ các chất trong B.
Bài giải:
Số mol FeCl2 là 0,5.0,5 = 0,25 (mol). Số mol AgNO3 là: 0,5.1,2 = 0,6 mol. Phản ứng xảy ra:
FeCl2 + 2AgNO3 → Fe(NO3)2 + 2AgCl 0,25 0,5 0,25 0,5 Sau phản ứng, còn 0,1 mol AgNO3, tiếp tục tác dụng với Fe(NO3)2:
Fe(NO3)2 + AgNO3 → Fe(NO3)3 + Ag 0,1 0,1 0,1 0,1 Chất rắn A gồm mol AgCl và 0,1 mol Ag.
MA = 0,5.143,5 + 0,1.108 = 82,55 (gam)
Dung dịch B có thể tích bằng tổng thể tích hai dung dịch ban đầu (1 lit), gồm các chất và nồng độ tương ứng:
Fe(NO3)2 0,15 mol, nồng độ 0,15M Fe(NO3)2 0,1 mol, nồng độ 0,1M
Ví dụ 3: Sục 2,24 lít Cl2 vào 500 ml dung dịch FeBr2 0,3M thu được dung dịch A. Tính nồng độ các chất trong A. Bài giải: 1125 , 0 4 , 22 52 , 2 2 = = Cl n ; 0,5.0,3 0,15 2 = = FeBr n Phản ứng xảy ra:
6FeBr2 + 3Cl2 → 4FeBr3 + 2FeCl3. 0,15 0,075 0,1 0,05 Sau phản ứng còn 0,0375 mol Cl2 tiếp tục phản ứng với FeBr3:
0,025 0,0375 0,025 0,0375
Dung dịch A gồm 0,075 mol FeCl3; 0,075 mol FeBr3 và 0,0375 mol Br2. Nồng độ các chất trong A là: 15 , 0 5 , 0 075 , 0 3 = = FeCl C (M); 0,15 5 , 0 075 , 0 3 = = FeBr C (M); 0,075 5 , 0 0375 , 0 23 = = Br C (M) Nhận xét:
Hợp chất sắt (II) thể hiện tính chất tùy thuộc khả năng thể hiện tính khử, tinh oxi hóa của các chất cùng phản ứng và độ mạnh yếu của chúng.
Trong các phản ứng của hỗn hợp các chất và hợp chất sắt (II) cần lưu ý đến khả năng phản ứng và thứ tự ưu tiên của các chất.
Trường hợp hỗn hợp phản ứng gồm nhiều chất, nhiều ion có khả năng tham gia, học sinh thường không chú ý đến khả năng có nhiều trường hợp xảy ra tùy thuộc theo khả năng phản ứng (thứ tự ưu tiên), tỉ lệ mol các chất phản ứng, khả năng chất dư tác dụng với sản phẩm …