Hòa tan hoàn toàn 9,942 gam hỗn hợp gồm Al và Mg vào dung dịch HNO₃ loãng, thu được dung dịch X và 3,136 lít (đktc) hỗn hợp Y gồm 2 khí không màu trong đó có một khí hóa nâu trong không khí, khối lượng của Y là 5,18 gam. Cô cạn cẩn thận dung dịch A thu được m gam chất rắn. Nung lượng chất rắn này đến khối lượng không đổi được 17,062 gam chất rắn. Giá trị gần đúng nhất của m là:

Chọn đáp án C

Phương pháp giải:

- Xét hỗn hợp khí Y: Khí không màu hóa nâu trong không khí là NO

→ M_Y = 5,18 : 0,14 = 37 → Khí còn lại có M > 37

→ Y có khí N₂O và NO với số mol x và y mol → Lập hệ theo số mol và khối lượng của Y giải x và y

- Tóm tắt sơ đồ:

$\left\{\begin{array}{l}Al\\ Mg\end{array}\right.\stackrel{+HN{O}_3}{\to }〈\begin{array}{l}khi:NO,N_{2}O\\ Dd:Mg{\left(N{O}_3\right)}_2;Al{\left(N{O}_3\right)}_3;N{H}_{4}NH{O}_3\left(cotheco\right)\stackrel{t°}{\to }MgO,A{l}_2{O}_3\end{array}$

Đặt số mol Al và Mg lần lượt là a và b mol thì → pt (1)

Bảo toàn nguyên có có n_Al2O3 = ½ a và n_MgO = b mol → pt (2)

Giải hệ trên được a và b

- Bảo toàn electron: 3n_Al + 2n_Mg = 3n_NO + 8n_N2O + 8n_NH4NO3 → n_NH4NO3

Giải chi tiết:

- Xét hỗn hợp khí Y: Khí không màu hóa nâu trong không khí là NO

→ M_Y = 5,18 : 0,14 = 37 → Khí còn lại là khí không màu có M > 37 (N₂O)

Giả sử Y chứa N₂O (x mol)và NO (y mol) → $\left\{\begin{array}{l}44x+30y=\mathrm{5,18}\\ x+y=\mathrm{0,14}\end{array}\right.\to x=y=\mathrm{0,07}mol$

- Sơ đồ tóm tắt:

$\left\{\begin{array}{l}Al\\ Mg\end{array}\right.\stackrel{+HN{O}_3}{\to }〈\begin{array}{l}khi:NO,N_{2}O\\ Dd:Mg{\left(N{O}_3\right)}_2;Al{\left(N{O}_3\right)}_3;N{H}_{4}NH{O}_3\left(cotheco\right)\stackrel{t°}{\to }MgO,A{l}_2{O}_3\end{array}$

Đặt số mol Al và Mg lần lượt là a và b mol:

+ m _hh = 27a + 24b = 9,942 (1)

+ Chất rắn sau nung chứa: n_Al2O3 = 0,5n_Al = 0,5a (mol) và n_MgO = n_Mg = b (mol) (Áp dụng bảo toàn nguyên tố)

→ m _{chất rắn} = 51a + 40b = 17,062 (2)

Giải hệ trên được a = 0,082 mol và b = 0,322 mol

Bảo toàn electron: 3n_Al + 2n_Mg = 3n_NO + 8n_N2O + 8n_NH4NO3

→ 3.0,082 + 2.0,322 = 3.0,07 + 8.0,07 + 8n_NH4NO3

→ n_NH4NO3 = 0,015 mol

→ Khi cô cạn dung dịch thu được: 0,015 mol NH₄NO₃; 0,082 mol Al(NO₃)₃ và 0,322 mol Mg(NO₃)₂

→ m = 0,015.80 + 0,082.213 + 0,322.148 = 66,322 gam gần nhất với 66,323 gam