Question

Hoà tan hoàn toàn m g bột Cu trong 800 g dung dịch HNO₃ được dung dịch Y và 2,24 lit khí NO (đktc). Y tác dụng vừa đủ với 300 ml dung dịch NaOH 2M được kết tủa R. Sau khi nung R đến khối lượng không đổi thu được 20 g chất rắn.

a. Tính khối lượng Cu ban đầu.

b. Tính khối lượng các chất trong Y và nồng độ % của dung dịch HNO₃ đã dùng

Answer 1

n_NO = 2,24/22,4 = 0,1 mol; n_NaOH = 0,3.0,2 = 0,06 mol
a. Khi cho Y tác dụng với dung dịch NaOH thu được kết tủa R chỉ chứa Cu(OH)₂.

Chất rắn thu được khi nung là CuO => n_CuO = 20/80 = 0,25 mol

=> n_{Cu(OH )2} = n_CuO = 0,25 mol.

Theo định luật bảo toàn nguyên tố:

n_{Cu (ban đầu)} = n_{Cu (trong CuO)} = 0,25 mol => m_Cu = 0,25.64 = 16 g

b. Trong X, n_Cu²⁺ = n_Cu(OH)2 = 0,25 mol => m_Cu(NO3)2 = 188.0,25 = 47 g
Cu → Cu²⁺ + 2e

0,25 mol 0,5 mol

Mà: N⁺⁵ + 3e → N⁺²

0,3 mol 0,1 mol

Vậy chứng tỏ phản ứng của Cu và HNO₃ phải tạo ra NH₄NO₃.

n_{e (Cu nhường)} = Σn_{e nhận} = 0,5 mol => n_{e nhận} N⁺⁵ →N^-3  = 0,5 – 0,3 = 0,2 mol
N⁺⁵ + 8e → N^-3

0,2 mol    0,025 mol

n_NH4NO3 = 0,025 mol => m_NH4NO3 = 80.0,025 = 2 g

Theo định luật bảo toàn nguyên tố:

n _{HNO3 pư} = n_{N (trong Cu(NO3)2 )} + n_{N (trong NO)} + n_{N (trong NH4NO3)}

= 2n_Cu(NO3)2 + n_NO + 2n_NH4NO3 = 0,65 mol

Nếu sử dụng công thức tính nhanh ở trên ta có:

n_{HNO3 pư} = 4.n_NO + 10.n_NH4NO3 = 4.0,1 + 10.0,25 = 0,65 mol

m_HNO3 = 63.0,65 = 40,95 g => C% = 40,95/800.100% = 5,12%