Muối K tạo bởi hai nguyên tố hoá học, tồn tại dưới dạng tinh thể màu vàng cam, tan tốt trong nước, được sử dụng để chế tạo pin hoạt động ở nhiệt độ cao. Muối K được tổng hợp như sau: Cân 31,8 gam muối vô cơ khan L (ML < 150 g/mol, L chứa 43,39% khối lượng là sodium) và 32,0 gam đơn chất rắn M. Trộn đều rồi nung trong bình kín ở 280°C trong 2 giờ. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 0,3 mol khí N duy nhất (không màu, làm đục nước vôi trong) và sản phẩm rắn P gồm hai muối K và Q (MQ < MK < 200 g/mol). P chứa 27,27% khối lượng là sodium. Để tách riêng K và Q, rửa P với lượng dư ethanol, Q tan hết, còn K không tan. Sau khi làm khô thu được 34,8 gam K. Khi cho K vào dung dịch HCl thấy tạo kết tủa M và khí có mùi trứng thối.
a) Xác định công thức hoá học của L, M, N, K, Q.
b) Viết phương trình hóa học của phản ứng tổng hợp K và phản ứng của K với dung dịch HCl.
(a)
Trong phân tử L, số nguyên tử Na < 150.43,39%/23 = 2,8
Nếu L chứa 1 nguyên tử Na thì ML = 23/43,39% = 53: Không có muối nào thỏa mãn
Vậy L chứa 2 nguyên tử Na và ML = 23.2/43,39% = 106: L là Na2CO3 (0,3 mol)
K + HCl tạo H2S (mùi trứng thối) nên M là S (1 mol)
Chuyển hóa: Na2CO3 + S —> P + N
mP = 0,3.2.23/27,27% = 50,6 gam
Bảo toàn khối lượng: mN = mNa2CO3 + mS – mP = 13,2 gam
—> MN = 13,2/0,3 = 44, N làm đục nước vôi trong nên N là CO2.
P gồm: K là Na2Sn (do tác dụng với HCl tạo S và H2S), còn lại Q là Na2SxOy
MQ < MK < 200 ⇔ 32x + 16y + 46 < 32n + 46 < 200
—> 32x + 16y < 32n < 154
Với x min = 2, y min = 3 —> 112 < 32n < 154 —> 3,5 < n < 4,8
—> n = 4 —> x = 2 và y = 3
K là Na2S4 và Q là Na2S2O3.
(b) Phản ứng:
3Na2CO3 + 10S (280°C trong 2h) —> 2Na2S4 + Na2S2O3 + 3CO2
Na2S4 + 2HCl —> 2NaCl + H2S + 3S