Đốt cháy hoàn toàn 4,4 g muối sunfat của kim loại M (công thức MS) trong oxi dư

Đốt cháy hoàn toàn 4,4 g muối sunfat của kim loại M (công thức MS) trong oxi dư

Đề bài: Đốt cháy hoàn toàn 4,4 g muối sunfat của kim loại M (công thức MS) trong oxi dư. Chất rắn sau phản ứng đem hoàn toàn trong một lượng vừa đủ dung dịch HNO₃ 37,8% thu được dung dịch X nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch X là 41,72%. Khi làm lạnh X thì thoát ra 8,08 gam muối rắn. Lọc tách muối rắn thấy nồng độ phần trăm của muối trong dung dịch là 34,7%. Xác định công thức của muối rắn.

Lời giải

Gọi n là hoá trị của M (n∈N*)

$2MS+(0,5n+2)O_2\stackrel{t^{°}}{\to }{M}_2{O}_n+2S{O}_2$

M₂O_n + 2nHNO₃ → 2M(NO₃)_n + nH₂O

Gọi số mol của MS là x

$\begin{array}{l}\to n_{M{\left(N{O}_3\right)}_n}=n_{MS}=x\left(mol\right)\\ \to n_{HN{O}_3}=nx\left(mol\right)\to m_{HN{O}_3}=63nx\left(g\right)\\ \to m_{\text{dd}HN{O}_3}=\frac{500nx}{3}\left(g\right)\end{array}$

Bảo toàn khối lượng:

m_{dd muối} = $m_{M_2{O}_n}+m{}_{{}_{\text{dd}HN{O}_3}}$$=0,5x.(2M_M+16n)+\frac{500nx}{3}\left(g\right)$

Ta có: $m_{M{\left(N{O}_3\right)}_2}=x.(M_M+62n)\left(g\right)$

$\begin{array}{l}\to \frac{x.(M_M+62n)}{0,5x.(2M_M+16n)+\frac{500nx}{3}}=41,72\%\\ \to \frac{M_M+62n}{M_M+8n+\frac{500n}{3}}=41,72\%\end{array}$

Thay giá trị của n = 1; 2; 3 thoả mãn n = 3 suy ra M_M = 56 g/mol suy ra M là sắt (Fe).

$\to n_{FeS}=\frac{4,4}{56+32}=0,05\left(mol\right)=x$

m_{dd muối} = 29 gam (thay M;n;x)

→ m_{dd sau khi tách} = 29 – 8,08 = 20,92 (g)

→$m_{Fe{\left(N{O}_3\right)}_3}$ _{còn lại} = 34,7%.20,92 = 7,26 (g)

→$n_{Fe{\left(N{O}_3\right)}_3}$ _còn = 0,03 (mol)

→$n_{Fe{\left(N{O}_3\right)}_3}$ _{tách ra} = 0,05 – 0,03 = 0,02 (mol)

Rắn có dạng Fe(NO₃)₃.bH₂O →$n_{Fe{\left(N{O}_3\right)}_3.b{H}_{2}O}$ = 0,02 (mol)

$$\begin{gathered} \to 242+18b=\frac{8,08}{0,02}=404 \\ \to b=9\to Fe{\left(N{O}_3\right)}_3.9H_{2}O \end{gathered}$$