Bài tập xác định kim loại

Bài 11: Hòa tan 12,8 gam một kim loại M hóa trị 2 (đứng sau) H trong dãy điện hóa vào 27,78 ml dung dịch H₂SO₄ 98% (d = 1,8 g/ml) đun nóng thu được dung dịch A và một khí B duy nhất. Trung hòa dung dịch A bằng dung dịch NaOH 0,5M vừa đủ, sau đó cô cạn, thu được 82,2 gam chất rắn C gồm 2 muối Na₂SO₄.10H₂O và MSO₄.nH₂O. Sau khi làm khan 2 muối trên nhận được chất rắn E có khối lượng bằng 56,2% khối lượng của C.

a) Xác định kim loại M và công thức muối MSO₄.nH₂O

b) Tính thể tích dung dịch NaOH 0,5M đã dùng.

c) Cho toàn bộ khí B lội qua 1 lít dung dịch KMnO₄ 0,2M tạo môi trường H₂SO₄. Hãy chứng tỏ dung dịch KmnO₄ không mất màu hoàn toàn.

Bài giải

Gọi x, y là số mol kim loại M và H₂SO₄ dư ta có:

M + 2H₂SO₄ = MSO₄ + SO₂↑ + H₂O

x          2x            x          x           0

H₂SO₄ dư + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

y                 2y              y            0

→ nH2SO4 bđ  =	27,78.1,8.98	= 0,5 mol
	100.98

→                   2x + y = 0,5                                                                          (1)

Ta có: m_C = m_Na2SO4.10H2O + m_MSO4.nH2O = 82,2

→                   322y + x(M + 96 + 18n) = 82,2                                           (2)

Sau khi làm khan 2 muối ta có:

m_E = m_Na2SO4 + m_MSO4

→ 142y + x(M + 96)  =	82,2.56,2	= 46,2                                      (3)
	100

Thay Mx = 12,8 vào (3) → 96x + 142y = 33,4                                           (4)

Giải hệ (1, 4) → x = 0,2 mol M và y = 0,1 mol H₂SO₄ dư

Ta có Mx = 12,8 → M = 12,8/0,2 = 64. M là Cu.

Thay x, y, M vào (2) → n = 5. Công thức muối MSO₄.nH₂O là CuSO₄.5H₂O.

b) n_NaOH = 2y = 0,2 mol → V_{dd NạOH} = 0,2/0,5 = 0,4 lít

c) Nguyên tử S trong SO₂ có số oxi hóa +4 nên có thể đóng vai chất khử khi tác dụng với dung dịch KMnO₄:

5SO₂ + 2KMnO₄ + 2H₂O = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄

Theo phương trình trên n_KMnO4 = n_SO2.(2/5) = 0,2.(2/5) = 0,08 mol.

Vì n_KMnO4 bđ = 0,2.1 = 0,2 mol > 0,08 mol nên trong dung dịch còn dư KMnO₄, chứng tỏ dung dịch KMnO₄ không mất màu hoàn toàn.