Hợp chất X được tạo thành từ ba nguyên tố hóa học khác nhau có trong một loại quặng. Cho m gam X tác dụng với 75 gam dung dịch H2SO4 98% đun nóng thu được dung dịch Y chỉ chứa hai muối có tỉ lệ mol bằng 1 : 2 và V lít khí SO2 (đktc) duy nhất. Cho toàn bộ lượng khí SO2 đi qua dung dịch Z chứa đồng thời hai chất dư BaCl2 và Br2 thu được 157,275 gam kết tủa. Chia dung dịch Y làm hai phần bằng nhau:
– Cho từ từ dung dịch NaOH tới dư vào phần I thu được 15,375 gam chất rắn T gồm hai bazơ có tỉ lệ số mol bằng 1 : 1.
– Phần II cho tác dụng với dung dịch BaCl2 dư thu được 43,6875 gam một chất kết tủa.
1. Xác định giá trị m, V và công thức của hợp chất X. Biết trong hợp chất X có hai nguyên tố có khối lượng nguyên tử gấp hai lần nhau.
2. Viết các phương trình phản ứng xảy ra. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.
(1) SO2 + Br2 + 2H2O —> H2SO4 + 2HBr
H2SO4 + BaCl2 —> BaSO4 + 2HCl
—> nSO2 = nBaSO4 = 0,675 mol
—> V = 15,12L
nH2SO4 = 75.98%/98 = 0,75 mol
Phần 2 + BaCl2: nSO42-(phần 2) = nBaSO4 = 0,1875 mol
Dễ thấy 0,1875.2 + 0,675 > 0,75 nên trong X phải chứa S
S có M = 32 —> Trong X có nguyên tố có M = 32.2 = 64, đó là Cu
Tỉ lệ mol 2 muối là 1 : 2 nhưng tỉ lệ mol 2 base là 1 : 1 nên:
TH1: Hai muối là CuSO4 (2x mol) và R2(SO4)3 (x mol)
nSO42-(phần 2) = ½(2x + 3x) = 0,1875 —> x = 0,075
m↓ = ½[98.2x + (R + 51).2x] = 15,375
—> R = 56: R là Fe
X chứa Cu (0,15), Fe (0,15) và S (0,1875.2 + 0,675 – 0,75 = 0,3), tỉ lệ 1 : 1 : 2 —> X là CuFeS2 (0,15 mol)
mX = 27,6 gam
TH2: Hai muối là CuSO4 (2x mol) và R2SO4 (x mol): Làm tương tự.
(2) Phản ứng:
2CuFeS2 + 18H2SO4 —> 2CuSO4 + Fe2(SO4)3 + 17SO2 + 18H2O (tỉ lệ này không phù hợp với số mol chất tham gia, cần xem lại đề bài).
SO2 + Br2 + 2H2O —> H2SO4 + 2HBr
H2SO4 + BaCl2 —> BaSO4 + 2HCl
CuSO4 + 2NaOH —> Cu(OH)2 + Na2SO4
Fe2(SO4)3 + 6NaOH —> 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4
CuSO4 + BaCl2 —> CuCl2 + BaSO4
Fe2(SO4)3 + 3BaCl2 —> 2FeCl3 + 3BaSO4