Hòa tan hoàn toàn 18,56 gam hỗn hợp gồm CuO, MgO và Al₂O₃ trong 400 ml dung dịch chứa H₂SO₄ 0,4M và HCl 1,5M thu được dung dịch X. Cho từ từ dung dịch NaOH 1M vào X, sự phụ thuộc số mol kết tủa và thể tích dung dịch NaOH 1M được biểu diễn theo đề thị sau:

Nếu cho từ từ dung dịch chứa Ba(OH)₂ 0,2M và NaOH 1,2M vào dung dịch X, đến khi thu được khối lượng kết tủa lớn nhất, lọc kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi, thu được m gam chất rắn khan. Giá trị của m là

Đáp án A

$n_{H_{2}S{O}_4}=0,16mol$; $n_{HCl}=0,6mol\to n_{H^{+}}=0,92mol$

Gọi số mol của CuO, MgO và Al₂O₃ lần lượt là a, b và c mol.

 $\to 80a+40b+102c=18,56$ (1)

Xét X tác dụng với dung dịch NaOH:

Tạo $n_{NaOH}=1,08mol$ , kết tủa thu được gồm Cu(OH)₂ và Mg(OH)₂; Al(OH)₃ đã đạt cực đại và bị hòa tan hết.

        $\to a+b=0,18$ (2)

Ta có: $n_{NaOH}=n_{H^{+}du}+2n_{C{u}^{2+}}+2n_{M{g}^{2+}}+4n_{A{l}^{3+}}$

$\iff \left[0,92-2\left(a+b+3c\right)\right]+2a+2b+4.2c=1,08\to c=0,08$ (3)    

Từ (1), (2) và (3) suy ra: $a=0,08$ ;$b=0,1$ ; $c=0,08$

→ Dung dịch X gồm Cu²⁺ (0,08 mol); Mg²⁺ (0,1 mol); Al³⁺ (0,16 mol); H⁺ dư (0,08 mol);  $S{O}_4^{2-}$(0,16 mol) và Cl^– (0,6 mol).

Xét X tác dụng với Ba(OH)₂ và NaOH:

TH 1: Al(OH)₃ kết tủa cực đại.

Gọi số mol Ba(OH)₂ và NaOH phản ứng lần lượt là x và 6x mol.

Ta có: $n_{O{H}^{-}}=2n_{S{O}_4^{2-}}+n_{C{l}^{-}}\iff 2x+6x=0,92\to x=0,115mol$

Ta thấy: $n_{B{a}^{2+}}<n_{S{O}_4^{2-}}\to n_{\text{BaS}{O}_4}=n_{B{a}^{2+}}=0,115mol$

Kết tủa gồm Cu(OH)₂ (0,08 mol); Mg(OH)₂ (0,1 mol); Al(OH)₃ (0,16 mol) và BaSO₄ (0,115 mol).

$\to m_{keáttuûa}=0,08.98+0,1.58+0,16.78+0,115.233=52,915gam$  

TH 2: BaSO₄ kết tủa cực đại.

$n_{Ba{\left(OH\right)}_2}=n_{BaS{O}_4}=n_{S{O}_4^{2-}}^{}=0,16mol\to n_{NaOH}=0,16.6=0,96mol$

Ta có: $n_{O{H}^{-}}=1,28mol>1,08\to$ Al(OH)₃ đã bị hòa tan hết

Kết tủa gồm Cu(OH)₂ (0,08 mol); Mg(OH)₂ (0,1 mol) và BaSO₄ (0,16 mol).

$\to m_{kết tủa}=0,08.98+0,1.58+0,16.233=50,92gam$

Nhận xét: $m_{kết tủa\left(TH2\right)}<m_{kết tủa\left(TH1\right)}\to$  Loại TH2.

→ m gam chất rắn khan gồm CuO, MgO, Al₂O₃ và BaSO₄.

Do số mol Cu, Mg, AI được bảo toàn nên $m_{CuO}+m_{MgO}+m_{A{l}_2{O}_3}=18,56gam$

$\to m=18,56+0,115.233=45,355gam$

Chú ý: Đề bài hỏi tại thời điểm kết tủa thu được là lớn nhất, nếu đem nung két tủa đó thu được bao nhiêu gam chất rắn khan. Tránh nhầm lẫn với:

Trường hợp tìm giá trị lớn nhất của m → Chọn nhầm đáp án D.

Trường hợp tìm khối lượng kết tủa lớn nhất → Chọn nhầm đáp án C.