Hòa tan hoàn toàn 21,5 gam hỗn hợp X gồm Al, Zn, FeO, Cu(NO₃)₂ cần dùng hết 430 ml dung dịch H₂SO₄ 1M, thu được 0,19 mol hỗn hợp khí Y gồm hai khí không màu, có một khí hóa nâu ngoài không khí, có tỉ khối hơi so với H₂ bằng 5,421; dung dịch Z chỉ chứa các muối sunfat trung hòa. Cô cạn dung dịch Z thu được 56,9 gam muối khan. Phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp X là

Đáp án A

Hỗn hợp Y gồm H₂ (a mol) và NO (b mol).

$\to a+b=0,19$         (*)

Ta có: $d_{Y/H_2}=5,421\to M_Y=2.5,421=10,842\to m_Y=0,19.10,842=2,05998gam$

$\to 2a+30b=2,05998$         (**)

Từ (*) và (**) suy ra: $a=0,13$; $b=0,06$

Ta có quá trình: $X\underset{21,5gam}{\underbrace{\left\{\begin{array}{l}Al\\ Zn\\ FeO\\ Cu{\left(N{O}_3\right)}_2\end{array}\right.}}\underset{}{\overset{\underset{0,43mol}{\underbrace{H_{2}S{O}_4}}}{\to }}\underset{56,9gam}{\underbrace{Z}}+Y\left\{\begin{array}{l}\underset{0,13mol}{\underbrace{H_2}}\\ \underset{0,06mol}{\underbrace{NO}}\end{array}\right.+H_{2}O$

Bảo toàn khối lượng: $m_x+m_{H_{2}S{O}_4}=m_Z+m_Y+m_{H_{2}O}$

$\to m_{H_{2}O}=21,5+0,43.98-56,9-0,13.2-0,06.30=4,68gam$

$\to n_{H_{2}O}=0,26mol$

Bảo toàn nguyên tố H thấy: $n_{H\left(H_{2}S{O}_4\right)}=0,86mol>n_{H\left(H_{2}O\right)}+n_{H\left(H_2\right)}=0,78mol$

→ Sản phẩm có chứa muối amoni: $n_{N{H}_4^{+}}=\frac{0,86-0,78}{4}=0,02mol$

Bảo toàn nguyên tố N: $2n_{Cu{\left(N{O}_3\right)}_2}=n_{N{H}_4^{+}}+n_{NO}\to n_{Cu{\left(N{O}_3\right)}_2}=\frac{0,02+0,06}{2}=0,04mol$

Al → Al⁺³ + 3e            4H⁺ + $N{O}_3^{-}$ + 3e → NO + 2H₂O

Zn → Zn²⁺ + 2e           10H⁺ + $N{O}_3^{-}$ + 8e → $N{H}_4^{+}$ + 3H₂O

2H⁺ + 2e → H₂

2H⁺ + O → H₂O

Ta có: $n_{H^{+}}=4n_{NO}+10n_{N{H}_4^{+}}+2n_{H_2}+2n_{O\left(FeO\right)}$

$\to n_{O\left(FeO\right)}=\frac{2.0,43-4.0,06-10.0,02-2.0,13}{2}=0,08mol$

$\to n_{FeO}=0,08mol$

Gọi số mol của Al và Zn lần lượt là x và y mol.

$\to 27x+65y=21,5-0,04.188-0,08.72=8,22$     (***)

Bảo toàn electron: $3x+2y=3.0,06+8.0,02+2.0,13=0,6$   (****)

Từ (***) và (****) suy ra: $x=0,16$; $y=0,06$

$\to \%m_{Al}=\frac{0,16.27}{21,5}.100\%\approx 20,09\%$

Chú ý: Các kim loại như Mg, Al, Zn khi phản ứng với HNO₃ loãng hoặc dung dịch H+, $N{O}_3^{-}$ chú ý đến sản phẩm khử có thể có $N{H}_4^{+}$.