Hòa tan 2,8 gam một kim loại R có hóa trị II bằng một hỗn hợp gồm 80 ml dung dịch H₂SO₄ 0,5M và 200 ml dung dịch HCl 0,2M thu được dung dịch A và V lít khí H₂(ở đktc). Để trung hòa dung dịch A thì cần 100 ml dung dịch KOH 0,2M. Phát biểu nào dưới đây về bài toán trên là chưa đúng?

Đáp án D

Phương pháp giải:

PTHH:

R + H₂SO₄ → RSO₄ + H₂↑ (1)

R + 2HCl → RCl + H₂↑      (2)

Trong hỗn hợp ban đầu n_H2SO4: n_HCl = 1:1 => phản ứng với R theo tỉ lệ 1: 1

=> Tỉ lệ của H₂SO₄ dư và HCl dư cũng là 1: 1

Đặt số mol H₂SO₄ dư = n_HCl dư = x (mol)

H₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2H₂O   (3)

x          →2x                                    (mol)

HCl + KOH → KCl + H₂O               (4)

x     → x                                           (mol)

=> tổng số mol KOH là: 2x + x = 0,02 => x = ? (mol)

Từ đó tính được số mol H₂SO₄; HCl pư ở (1), (2). Đặt vào phương trình (1), (2) tính toán được các dữ liệu mà đề bài yêu cầu.

Giải chi tiết:

n_H2SO4 = 0,5.0,08 = 0,04 (mol) ; n_HCl = 0,2.0,2 = 0,04 (mol); n_KOH = 0,1.0,2 = 0,02 (mol)

PTHH:

R + H₂SO₄ → RSO₄ + H₂↑ (1)

R + 2HCl → RCl + H₂↑      (2)

Trong hỗn hợp ban đầu n_H2SO4: n_HCl = 0,04 : 0,04 = 1:1 => phản ứng với R theo tỉ lệ 1: 1

=> Tỉ lệ của H₂SO₄ dư và HCl dư cũng là 1: 1

Đặt số mol H₂SO₄ dư = n_HCl dư = x (mol)

H₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2H₂O   (3)

x          →2x                                    (mol)

HCl + KOH → KCl + H₂O               (4)

x     → x                                           (mol)

=> tổng số mol KOH là: 2x + x = 0,02

=> x = 1/150 (mol)

=> n_H2SO4(1) = 0,04 – 1/150 = 1/30 (mol)

n_HCl(1) = 0,04 – 1/150 = 1/30 (mol)

PTHH:

R + H₂SO₄ → RSO₄ + H₂↑ (1)

$\frac{1}{30}\leftarrow \frac{1}{30}\to \frac{1}{30}$

R + 2HCl → RCl + H₂↑      (2)

$\Rightarrow \sum n_{H_2}=\frac{1}{30}+\frac{1}{60}=\mathrm{0,05}\left(mol\right)\Rightarrow V_{H_2}\left(dktc\right)=\mathrm{0,05}\times \mathrm{22,4}=\mathrm{1,12}\left(l\right)$

$\Rightarrow \sum n_R=\frac{1}{30}+\frac{1}{60}=\mathrm{0,05}\left(mol\right)\Rightarrow M_R=\frac{m_R}{n_R}=\frac{\mathrm{2,8}}{\mathrm{0,05}}=56\left(Fe\right)$

$\Rightarrow \sum n_{H_2}=\frac{1}{30}+\frac{1}{60}=\mathrm{0,05}\left(mol\right)\Rightarrow V_{H_2}\left(dktc\right)=\mathrm{0,05}\times \mathrm{22,4}=\mathrm{1,12}\left(l\right)$ => C đúng

$\Rightarrow \sum n_R=\frac{1}{30}+\frac{1}{60}=\mathrm{0,05}\left(mol\right)\Rightarrow M_R=\frac{m_R}{n_R}=\frac{\mathrm{2,8}}{\mathrm{0,05}}=56\left(Fe\right)$ => A,B đúng

$Fe=\frac{m_{Fe}}{m_{FeS{O}_4}}.100\%=\frac{\frac{1}{30}\times 56}{\frac{1}{30}\times 152}.100\%=\mathrm{36,84}\%$ => D sai