Hòa tan 4,94g bột Cu có lẫn kim loại R trong dd H2SO4 98% dư. Đun nóng chung hòa axit dư bằng dd KOH vừa đủ được dd Y . Cho 1 lượng vứa đủ được dd Y. Cho 1 lượng bột Zn vào Y. Sau khi phản ứng kết thúc thu được chất rắn có khối lượng bằng khối lượng bột Zn cho vào. Biết R là một trong số các kim loại sau; Al, Fe, Ag, Au. Tính thành phần phần % khối lượng tạp chất có trong bột.
HD:
Cu + 2H2SO4 ---> CuSO4 + SO2 + 2H2O
x x
2R + 2nH2SO4 ---> R2(SO4)n + nSO2 + 2nH2O
y y/2
Zn + CuSO4 ---> ZnSO4 + Cu
x x x
nZn + R2(SO4)n ---> nZnSO4 + 2R (4)
ny/2 y/2
TH1. Nếu R là kim loại Al thì không có phản ứng (4) do đó chất rắn thu được là Cu (loại) vì khối lượng Cu sinh ra không thể = khối lượng Zn phản ứng.
TH2. Nếu R là Fe thì phản ứng (4) sẽ là: Zn + Fe2(SO4)3 ---> ZnSO4 + 2FeSO4. Do đó chất rắn thu được sau phản ứng là Cu (x mol = số mol Cu ban đầu) = khối lượng của Zn = 65 (x + y/2). Do đó: 64x = 65(x+y/2) loại. (y là số mol kim loại R ban đầu).
TH3. Nếu R là Ag thì p.ư (4) sẽ là Zn + Ag2SO4 ---> ZnSO4 + 2Ag. Chất rắn thu được sau phản ứng là Cu (x mol) và Ag (y mol). Zn đã phản ứng là x + y/2 mol.
Do đó, ta có: 64x + 108y = 65(x+y/2) hay x = 75,5y. Mặt khác: 64x + 108y = 4,94
Giải hệ thu được y = 0,001 mol. Như vậy %Ag = 0,108.100/4,94 = 2,18% (hợp lí vì đây là tạp chất nên chiếm tỉ lệ % nhỏ).
TH4. Nếu R là Au thì p.ư (4) sẽ là: 2Zn + Au2(SO4)3 ---> 3ZnSO4 + 2Au.
Ta có: 64x + 197y = 65(x+y) hay x = 132y thay vào pt: 64x + 197y = 4,94 thu được y = 0,00057 mol. Do đó %Au = 0,00057.197.100/4,94 = 2,28%.