Hòa tan hết a gam hỗn hợp A gồm Na và một kim loại R có hóa…
Chào em, một câu hỏi rất hay và điển hình trong chương trình Hóa học lớp 10, thuộc phần Phản ứng oxi hóa – khử và tính chất của kim loại kiềm tác dụng với nước. Thầy sẽ hướng dẫn em giải chi tiết từng bước một nhé!
Bước 1: Phân tích hiện tượng và viết các phương trình hóa học
Khi cho hỗn hợp gồm Natri (Na) và kim loại R hóa trị II vào nước, các phản ứng xảy ra như sau:
- 2 Na + 2 H2O chuyển thành 2 NaOH + H2 (khí)
- R + 2 H2O chuyển thành R(OH)2 + H2 (khí)
Dung dịch B thu được chứa các chất tan là kiềm: NaOH và R(OH)2 (hoặc có thể viết dưới dạng ion OH- và các ion kim loại).
Bước 2: Xử lý dữ kiện tác dụng với khí CO2
Đề bài cho biết khi hấp thụ 0,045 mol khí CO2 vào dung dịch B, thu được 1,485 gam kết tủa và dung dịch nước lọc chỉ chứa NaHCO3. Em hãy lưu ý các điểm sau:
- Kết tủa thu được chắc chắn là muối carbonate của kim loại R, công thức là RCO3.
- Tính số mol kết tủa RCO3: Lấy khối lượng kết tủa 1,485 gam chia cho khối lượng mol của RCO3 (bằng R cộng 60).
- Vì dung dịch nước lọc chỉ chứa NaHCO3, điều này chứng minh toàn bộ nguyên tố Na trong dung dịch B đã chuyển hết vào muối NaHCO3. Theo định luật bảo toàn nguyên tố Na, số mol của NaOH đúng bằng số mol của NaHCO3 trong nước lọc.
- Mặt khác, xét phản ứng giữa CO2 và dung dịch chứa kiềm tạo ra muối carbonate và NaHCO3. Dựa vào bảo toàn nguyên tố Carbon (C), ta tính được tổng số mol ion OH- trong dung dịch B, từ đó suy ra số mol của NaOH và số mol của R(OH)2.
Bước 3: Xử lý dữ kiện tác dụng với dung dịch HCl
Cho dung dịch B tác dụng với 300 ml dung dịch HCl 0,25M:
- Trước hết, ta tính số mol HCl: Lấy thể tích 0,3 lít nhân với nồng độ 0,25M, kết quả bằng 0,075 mol.
- Đề bài cho biết phản ứng tạo ra một dung dịch chứa hai chất tan. Hai chất tan này chính là NaCl và muối chloride của kim loại R (tức là RCl2). Điều này có nghĩa là axit HCl vừa đủ để trung hòa toàn bộ lượng kiềm có trong dung dịch B.
- Tổng số mol ion H+ từ axit HCl đúng bằng tổng số mol ion OH- có trong dung dịch B (tính theo hóa trị: số mol HCl bằng số mol NaOH cộng hai lần số mol R(OH)2).
Bước 4: Xác định tên kim loại R
- Từ các dữ kiện số mol đã thiết lập ở bước 2 và bước 3, em sẽ lập được một phương trình liên quan đến số mol của RCO3 và khối lượng mol của R.
- Giải phương trình đó, ta tìm được khối lượng mol của R bằng 40 gam trên mol.
- Đối chiếu với bảng hệ thống tuần hoàn, kim loại R có nguyên tử khối bằng 40 chính là Canxi, ký hiệu là Ca.
Bước 5: Tính thể tích khí H2 (V ở điều kiện chuẩn)
- Sau khi đã xác định được số mol của Na và số mol của Ca (kim loại R) trong hỗn hợp A, ta áp dụng định luật bảo toàn electron cho toàn bộ quá trình phản ứng với nước.
- Tổng số mol electron mà Na và Ca nhường ra để khử nước tạo thành khí hydro sẽ bằng hai lần số mol khí H2 sinh ra.
- Từ tổng số mol khí H2, ta tính thể tích V ở điều kiện chuẩn bằng cách lấy số mol nhân với 24,79 lít (hoặc 22,4 lít tùy theo quy chuẩn sách giáo khoa hiện hành mà thầy cô trên lớp hướng dẫn, thông thường chương trình mới sử dụng 24,79 lít ở điều kiện chuẩn 1 bar và 25 độ C).
Kết luận của thầy: Kim loại R cần tìm là Canxi (Ca) và em hãy hoàn thiện nốt các phép tính số học theo các bước hướng dẫn trên để tìm ra thể tích V nhé. Chúc em học tốt môn Hóa học lớp 10!
Gọi \(n_(Na)=x; n_R=y (mol)\)
\(TH1:\) \(R\) tan trong nước
\(_\) Cho hỗn hợp \(A\) vào nước
\(2Na+2H_2O\) \(\longrightarrow\) \(2NaOH+H_2\) \((1)\)
\(R_2+2H_2O\) \(\longrightarrow\) \(R(OH)_2+H_2\)
\(=>\) Dung dịch \(B\) gồm:
\(NaOH: x (mol); R(OH)_2: y (mol)\)
\(_\) Cho dung dịch \(B\) vào dung dịch \(HCl\)
\(NaOH+HCl\) \(\longrightarrow\) \(NaCl+H_2O\) \((2)\)
\(R(OH)_2+2HCl\) \(\longrightarrow\) \(RCl_2+2H_2O\) \((3)\)
\(_\) Hấp thụ khí \(CO_2\) vào dung dịch \(B\)
\(CO_2+NaOH\) \(\longrightarrow\) \(NaHCO_3\) \((4)\)
\(CO_2+R(OH)_2\) \(\longrightarrow\) \(RCO_3+H_2O\) \((5)\)
Theo \((2), (3):\)
\(n_(HCl)=n_(NaOH)+2n_(RCl_2)\)
\(=> x+2y=0,075 (**_1)\)
Theo \((4), (5):\)
\(n_(CO_2)=n_(NaOH)+n_(R(OH)_2)\)
\(=> x+y=0,045 (**_2)\)
Từ \((**_1), (**_2)\)
\(=> x=0,015; y=0,03 (mol)\)
Theo \((5):\)
\(n_(RCO_3)=n_(R(OH)_2)=0,03 (mol)\)
\(=> 0,03(M_R+60)=1,485\)
\(<=> M_R=-10,5\)
\(=>\) Loại
\(TH2:\) \(R\) tan trong dung dịch \(NaOH\)
Vì khí \(CO_2\) hấp thụ vào dung dịch \(B\) thu được kết tủa
\(=> R\) hết, \(NaOH\) dư
xảy ra phản ứng \((1)\)
\(R+2NaOH\) \(\longrightarrow\) \(Na_2RO_2+H_2\) \((6)\)
\(=>\) dung dịch \(B\) gồm:
\(NaOH: x-2y (mol), Na_2RO_2: y (mol)\)
\(_\) Cho dung dịch \(B\) vào dung dịch \(HCl\)
Vì dung dịch thu được chứa \(2\) chất tan
\(=> Na_2RO_2\) phản ứng vừa đủ với \(HCl\)
xảy ra phản ứng \((2)\)
\(Na_2RO_2+4HCl\)
\(\longrightarrow\) \(2NaCl+RCl_2+2H_2O\) \((7)\)
Theo \((2), (7):\)
\(n_(HCl)=n_(NaOH)+n_(Na_2RO_2)\)
\(=> x-2y+4y=0,075\)
\(<=> x+2y=0,075\)
\(_\) Hấp thụ khí \(CO_2\) vào dung dịch \(B\)
\(Na_2RO_2+2CO_2+2H_2O\)
\(\longrightarrow\) \(R(OH)_2+2NaHCO_3\) \((8)\)
xảy ra phản ứng \((4)\)
Theo \((4), (8):\)
\(n_(CO_2)=2n_(Na_2RO_2)+n_(NaOH)\)
\(=> 2y+x-2y=0,045\)
\(<=> x=0,045 (mol)\)
\(=> y=0,015 (mol)\)
Theo \((1), (6):\)
\(n_(H_2)=(1)/(2).n_(NaOH)+n_(Na_2RO_2)\)
\(=(1)/(2).0,045+0,015\)
\(=0,0375 (mol)\)
\(=> V=0,0375.24,79=0,929625 (l)\)
Theo \((8):\)
\(n_(R(OH)_2)=n_(Na_2RO_2)=0,015 (mol)\)
\(=> 0,015.(M_R+60)=1,485\)
\(<=> M_R=65\)
\(=> R\) là \(Zn\)
\(=> a=m_(Na)+m_(Zn)\)
\(=0,045.23+0,015.65\)
\(=2,01 (g)\)
Trợ Lý Xưởng In Thiên Nam
Add comment