Hòa tan hoàn toàn 15,6 gam Mg vào dung dịch HNO₃ vừa đủ thu được dung dịch A và 2,688 lít hỗn hợp khí X gồm N₂ và N₂O (ở đktc). Thêm một lượng dư KOH vào dung dịch A, đun nóng để phản ứng xảy ra hoàn toàn thì có một khí mùi khai thoát ra. Khí này tác dụng vừa đủ với 100 ml dung dịch H₂SO₄ 0,1M (tạo muối trung hòa). Tính thể tích mỗi khí trong hỗn hợp X (ở đktc) và số mol HNO₃ đã phản ứng?

Phương pháp giải:

$Mg+HN{O}_3\to \left\{\begin{array}{l}Mg{\left(N{O}_3\right)}_2\\ N{H}_{4}N{O}_3\\ N_2,N_{2}O\end{array}\right.\stackrel{+KOH}{\to }N{H}_3\stackrel{+H_{2}S{O}_4}{\to }{\left(N{H}_4\right)}_{2}S{O}_4$

NH₄NO₃ + KOH → NH₃ + KNO₃ + H₂O

2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

n_NH4NO3 = n_NH3 = 2n_H2SO4 = ?

Đặt n_N2 = x và n_N2O = y (mol)

=> n _khí => (1)

Bảo toàn electron: 2n_Mg = 10n_N2 + 8n_N2O + 8n_NH4NO3 => (2)

Giải (1) và (2) thu được x, y

BTNT “N”: n_{HNO3 pư} = 2n_Mg(NO3)2 + 2n_N2 + 2n_N2O + 2n_NH4NO3

Giải chi tiết:

n_Mg = 15,6 : 24 = 0,65 mol

n _khí = 2,688 : 22,4 = 0,12 mol

$Mg+HN{O}_3\to \left\{\begin{array}{l}Mg{\left(N{O}_3\right)}_2\\ N{H}_{4}N{O}_3\\ N_2,N_{2}O\end{array}\right.\stackrel{+KOH}{\to }N{H}_3\stackrel{+H_{2}S{O}_4}{\to }{\left(N{H}_4\right)}_{2}S{O}_4$

NH₄NO₃ + KOH → NH₃ + KNO₃ + H₂O

2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

n_NH4NO3 = n_NH3 = 2n_H2SO4 = 2.0,01 = 0,02 mol

Đặt n_N2 = x và n_N2O = y (mol)

=> n _khí = x + y = 0,12 mol (1)

Bảo toàn electron: 2n_Mg = 10n_N2 + 8n_N2O + 8n_NH4NO3 => 10x + 8y + 8.0,02 = 2.0,65 (2)

Giải (1) và (2) thu được x = 0,09 và y = 0,03

=> V_N2 = 0,09.22,4 = 2,016 lít; V_N2O = 0,03.22,4 = 0,672 lít

*Tính số mol HNO₃ đã phản ứng:

BTNT “N”: n_{HNO3 pư} = 2n_Mg(NO3)2 + 2n_N2 + 2n_N2O + 2n_NH4NO3

                                  = 2.0,65 + 2.0,09 + 2.0,03 + 2.0,02 = 1,58 mol