Question

Đã trả lời bởi chuyên gia

Answer 1

Dưới đây là lời giải chi tiết cho bài toán:

Đề bài tóm tắt:

Oxit kim loại M (hóa trị II) có khối lượng 36 gam.
Hòa tan hoàn toàn oxit M trong dung dịch H₂SO₄ 20% (loãng) vừa đủ, thu được dung dịch X có nồng độ 28,07%.
a) Tìm kim loại M.
b) Làm nguội dung dịch X đến nhiệt độ t°C, tinh thể MSO₄·5H₂O kết tinh ra m gam.
Độ tan của MSO₄ ở t°C là 17,074 gam.
Tính m.

Phân tích và giải: a) Tìm kim loại M

Oxit kim loại M có hóa trị II, công thức oxit là $M O$ MO hoặc $M O_{x}$ MOx với M hóa trị II thì oxit thường là $M O$ MO.
Phản ứng hòa tan oxit M trong H₂SO₄:

$M O + H_{2} S O_{4} \to M S O_{4} + H_{2} O$ MO+H2SO4→MSO4+H2O

Gọi số mol M là $n$ n, khối lượng M là $M_{M} \cdot n$ MM⋅n, khối lượng oxi là $16 \cdot n$ 16⋅n.
Tổng khối lượng oxit: $36 g = n (M_{M} + 16) \Rightarrow n = \frac{36}{M_{M} + 16}$ 36g=n(MM+16)⇒n=MM+1636.
Sau phản ứng, thu được dung dịch X có nồng độ 28,07% (tính theo khối lượng).
Dung dịch X gồm:
- Muối $M S O_{4}$ MSO4 có khối lượng: $n (M_{M} + 96)$ n(MM+96) (vì $S O_{4}$ SO4 có khối lượng 96 g/mol).
- Dung dịch H₂SO₄ ban đầu có khối lượng $m_{H_{2} S O_{4}}$ mH2SO4 và nước có khối lượng $m_{H_{2} O}$ mH2O.
- Lượng H₂SO₄ dùng là vừa đủ để phản ứng hết oxit, tức số mol H₂SO₄ bằng số mol oxit $n$ n.
Khối lượng H₂SO₄ dùng:

$m_{H_{2} S O_{4}} = n \times 98$ mH2SO4=n×98

Dung dịch H₂SO₄ 20% nghĩa là trong 100 g dung dịch có 20 g H₂SO₄ và 80 g nước.
Gọi khối lượng dung dịch H₂SO₄ ban đầu là $m_{d}$ md, thì:

$0.2 m_{d} = m_{H_{2} S O_{4}} = 98 n \Rightarrow m_{d} = \frac{98 n}{0.2} = 490 n$ 0.2md=mH2SO4=98n⇒md=0.298n=490n

Khối lượng nước trong dung dịch ban đầu:

$m_{H_{2} O, b a n đ \overset{ˋ}{\hat{a}} u} = m_{d} - m_{H_{2} S O_{4}} = 490 n - 98 n = 392 n$ mH2O,banđa^ˋu=md−mH2SO4=490n−98n=392n

Tổng khối lượng dung dịch X sau phản ứng:

$m_{X} = m_{m u \overset{ˊ}{\hat{o}} i} + m_{H_{2} O, b a n đ \overset{ˋ}{\hat{a}} u} = n (M_{M} + 96) + 392 n = n (M_{M} + 96 + 392) = n (M_{M} + 488)$ mX=mmuo^ˊi+mH2O,banđa^ˋu=n(MM+96)+392n=n(MM+96+392)=n(MM+488)

Nồng độ dung dịch X là 28,07% nghĩa là:

$\frac{m_{m u \overset{ˊ}{\hat{o}} i}}{m_{X}} = 0.2807 \Rightarrow \frac{n (M_{M} + 96)}{n (M_{M} + 488)} = 0.2807 \Rightarrow \frac{M_{M} + 96}{M_{M} + 488} = 0.2807$ mXmmuo^ˊi=0.2807⇒n(MM+488)n(MM+96)=0.2807⇒MM+488MM+96=0.2807

Giải phương trình:

$M_{M} + 96 = 0.2807 (M_{M} + 488)$ MM+96=0.2807(MM+488)

$M_{M} + 96 = 0.2807 M_{M} + 137.0$ MM+96=0.2807MM+137.0

$M_{M} - 0.2807 M_{M} = 137.0 - 96$ MM−0.2807MM=137.0−96

$0.7193 M_{M} = 41.0$ 0.7193MM=41.0

$M_{M} = \frac{41.0}{0.7193} \approx 57.0$ MM=0.719341.0≈57.0

Khối lượng nguyên tử của M xấp xỉ 57, tương ứng với nguyên tố Fe (Sắt) có khối lượng nguyên tử khoảng 56.
Vậy kim loại M là Fe.

b) Tính khối lượng tinh thể MSO₄·5H₂O kết tinh ra (m gam)

Muối tạo thành là FeSO₄.
Độ tan của FeSO₄ ở t°C là 17,074 g trong dung dịch.
Tổng khối lượng muối FeSO₄ trong dung dịch là:

$m_{F e S O_{4}} = n (M_{M} + 96) = n (56 + 96) = 152 n$ mFeSO4=n(MM+96)=n(56+96)=152n

Từ trên, ta có:

$n = \frac{36}{M_{M} + 16} = \frac{36}{56 + 16} = \frac{36}{72} = 0.5 mol$ n=MM+1636=56+1636=7236=0.5mol

Khối lượng muối FeSO₄ trong dung dịch:

$m_{F e S O_{4}} = 152 \times 0.5 = 76 g$ mFeSO4=152×0.5=76g

Độ tan của FeSO₄ ở t°C là 17,074 g, nghĩa là trong dung dịch còn lại chỉ hòa tan được 17,074 g muối, phần còn lại kết tinh ra.
Khối lượng muối kết tinh:

$m_{k \overset{ˊ}{\hat{e}} t t i n h} = 76 - 17, 074 = 58, 926 g$ mke^ˊttinh=76−17,074=58,926g

Muối kết tinh là FeSO₄·5H₂O, khối lượng mol:

$M_{F e S O_{4} \cdot 5 H_{2} O} = 152 + 5 \times 18 = 152 + 90 = 242 g/mol$ MFeSO4⋅5H2O=152+5×18=152+90=242g/mol

Khối lượng muối khan FeSO₄ tương ứng với 58,926 g muối kết tinh:

$s \overset{ˊ}{\hat{o}} mol mu \overset{ˊ}{\hat{o}} i k \overset{ˊ}{\hat{e}} t tinh = \frac{58, 926}{242} \approx 0.2434 mol$ soˆˊ mol muoˆˊi keˆˊt tinh=24258,926≈0.2434mol

Khối lượng tinh thể kết tinh là $m = 58, 926 g$ m=58,926g.

Kết luận:

a) Kim loại M là Fe (Sắt).
b) Khối lượng tinh thể FeSO₄·5H₂O kết tinh ra là khoảng 58,93 gam.

...Xem thêm

Answer 2