Cho 23,82 gam hỗn hợp X gồm bột Zn và Mg (tỉ lệ mol theo thứ tự là 5:3) tan vừa đủ trong hỗn hợp dung dịch gồm NaNO₃ và NaHSO₄ thu được dung dịch Y chỉ chứa m gam hỗn hợp các muối trung hòa và 4,704 lít hỗn hợp khí Z (đktc) gồm hai khí không màu, trong đó có một khí hoá nâu trong không khí. Tỉ khối của Z so với H₂ là 13. Giá trị m gần nhất là

Chọn đáp án B

Phương pháp giải:

Từ tỉ lệ mol và khối lượng hỗn hợp ta tính được số mol của Zn, Mg.

X + NaNO₃ + NaHSO₄ → muối trung hòa + khí Z

Khí Z chứa khí không màu hóa nâu là NO. Dựa vào tỉ khối của Z so với H₂ suy ra khí còn lại là H₂

→ tìm số mol từng khí trong Z

Các bán phản ứng:

4H⁺ + NO₃^- + 3e → NO + 2H₂O Zn → Zn⁺²+ 2e

2H⁺ + 2e → H₂ Mg → Mg⁺² + 2e

So sánh: n_{e nhường} = 2n_Zn + 2n_Mg và n_{e nhận} = 3n_NO + n_H2 nếu bằng thì không tạo NH₄⁺

Nếu e nhường nhiều hơn e nhận thì còn phản ứng tạo ra NH₄⁺: 10H⁺ + NO₃^- + 8e → NH₄⁺+ 3H₂O → n_NH4⁺

Bảo toàn H⁺ tìm số mol NaHSO₄

Bảo toàn N thì tìm n_NaNO3

Giải chi tiết:

Đặt n_Zn = x mol và n_Mg = y mol thì ta có hệ phương trình sau:

$\left\{\begin{array}{l}65x+24y=\mathrm{23,82}\\ x:y=5:3\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{l}x=\mathrm{0,3}mol\\ y=\mathrm{0,18}mol\end{array}\right.$

X + NaNO₃ + NaHSO₄ → muối trung hòa + khí Z

Xét khí Z có n_Z = 0,21 mol và Z có 1 khí không màu hóa nâu ngoài không khí → Z có khí NO

Vì M_Z = 13.2 = 26 < M_NO nên Z còn 1 khí không màu có M < 26 → khí này là H₂

Ta có: $\left\{\begin{array}{l}{n}_{H_2}+n_{NO}=\mathrm{0,21}\\ 2n_{H_2}+30n_{NO}=n_Z.M_Z^{}=\mathrm{0,21.26}=\mathrm{5,46}\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{l}{n}_{H_2}=\mathrm{0,03}mol\\ n_{NO}=\mathrm{0,18}mol\end{array}\right.$

Các bán phản ứng:

4H⁺ + NO₃^- + 3e → NO + 2H₂O Zn → Zn⁺²+ 2e

2H⁺ + 2e → H₂ Mg → Mg⁺² + 2e

Vì n_{e nhường} = 2n_Zn + 2n_Mg = 2.0,3 + 2.0,18 = 0,96 mol > n_{e nhận} = 3n_NO + n_H2 = 3.0,18 + 2.0,03 = 0,6 mol

→ còn phản ứng tạo ra NH₄⁺: 10H⁺ + NO₃^- + 8e → NH₄⁺+ 3H₂O

→ n_NH4⁺ = (0,96 - 0,6) : 8 = 0,045 mol

Vì dung dịch thu được toàn muối trung hòa nên: n_NaHSO4 = n_H⁺_{phản ứng} = 4.0,18 + 2.0,03 + 10.0,045 = 1,23 mol

Bảo toàn N: n_NaNO3 = n_NH4⁺ + n_NO = 0,045 + 0,18 = 0,225 mol

→ Dung dịch thu được sau phản ứng có $\left\{\begin{array}{l}Z{n}^{2+}:\mathrm{0,3}\\ M{g}^{2+}:\mathrm{0,18}mol\\ N{a}^{+}:\mathrm{1,23}+\mathrm{0,225}=\mathrm{1,455}mol\\ N{H}_4^{+}:\mathrm{0,045}mol\\ S{O}_4^{2-}:\mathrm{1,23}mol\end{array}\right.$

→ m_muối = m_ion = 176,175 gam

→ m_muối gần nhất với 176 gam