Cho 7,65 gam hỗn hợp Al và Mg tan hoàn toàn trong 500 ml dung dịch HCl 1,04M và H2SO4 0,28M, thu được dung dịch X và khí H2. Cho 850 ml dung dịch NaOH 1M vào X, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 16,5 gam kết tủa gồm 2 chất. Mặt khác cho từ từ dung dịch hỗn hợp KOH 0,8M và Ba(OH)2 0,1M vào X đến khi thu được lượng kết tủa lớn nhất, lọc kết tủa đem nung đến khối lượng không đổi, thu được m gam chất rắn. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

Đây là dạng câu hỏi tính toán hóa học cơ bản. Trước hết cần xác định dữ kiện đề bài đang cho dưới dạng khối lượng, số mol hoặc thể tích khí, sau đó chọn công thức phù hợp để tìm kết quả.

Đặt số mol Al là x mol; số mol Mg là y mol

Ta có: n HCl = 0,52 mol; n H2SO4 = 0,14 mol Dung dịch X chứa Al 3+ (x mol); Mg 2+ (y mol); H+ dư (0,8-3x-2y mol); Cl−, SO4 2- *Khi cho 0,85 mol NaOH vào dung dịch X: Đặt n Al(OH)3 (4) = z mol Ta thấy:+) n H+ dư+ 3n Al3++ 2n Mg2+ = (0,8-3x-2y)+ 3x+ 2y = 0,8 mol+) n OH- = 0,85 mol ⇒ n OH- > n H+ dư+ 3n Al3++ 2n Mg2+ ⇒ OH− dư, đã có sự hòa tan Al(OH)3 OH−+ H+ → H2O (1) (0,8-3x-2y) (0,8-3x-2y) mol 3OH−+ Al 3+ → Al(OH)3 ↓ (2) 3x ← x → x mol 2OH−+ Mg 2+ → Mg(OH) 2 (3) 2y ← y → y mol Al(OH)3+ OH− → Al(OH)3 (4) z → z mol Kết tủa thu được sau phản ứng có y mol Mg(OH) 2 và (x-z) mol Al(OH)3 Ta có hệ: (1) m hh = 27x+ 24y = 7,65 (2) m kết tủa = 58y+ 78(x− z) = 16,5 (3) n OH- = 0,8− 3x− 2y+ 3x+ 2y+ z = 0,85 mol Giải hệ trên ta có: x; y và z Đặt thể tích dung dịch chứa KOH, Ba(OH)2 là a lít *Khi cho dung dịch chứa 0,8a mol KOH, 0,1a mol Ba(OH)2 vào dung dịch X để thu được lượng kết tủa lớn nhất:− Trường hợp 1: Kết tủa là Al(OH)3 cực đại, Mg(OH) 2, BaSO4 OH−+ H+ → H2O (5) 3OH−+ Al 3+ → Al(OH)3 ↓ (6) 2OH−+ Mg 2+ → Mg(OH) 2 ↓ (7) Ba 2++ SO4 2- → BaSO4 ↓ Trường hợp 2: Kết tủa là BaSO4 cực đại, Mg(OH) 2 Ta tính lượng kết tủa thu được trong 2 trường hợp để tìm ra trường hợp kết tủa cực đại

Từ đó tính được khối lượng chất rắn thu được sau khi nung đến khối lượng không đổi. Đặt số mol Al là x mol; số mol Mg là y mol

Ta có: n HCl = 0,52 mol; n H2SO4 = 0,14 mol Dung dịch X chứa Al 3+ (x mol); Mg 2+ (y mol); H+ dư (0,8-3x-2y mol); Cl−, SO4 2- *Khi cho 0,85 mol NaOH vào dung dịch X: Đặt n Al(OH)3 (4) = z mol Ta thấy:+) n H+ dư+ 3n Al3++ 2n Mg2+ = (0,8-3x-2y)+ 3x+ 2y = 0,8 mol+) n OH- = 0,85 mol ⇒ n OH- > n H+ dư+ 3n Al3++ 2n Mg2+ ⇒ OH− dư, đã có sự hòa tan Al(OH)3 OH−+ H+ → H2O (1) (0,8-3x-2y) (0,8-3x-2y) mol 3OH−+ Al 3+ → Al(OH)3 ↓ (2) 3x ← x x mol 2OH−+ Mg 2+ → Mg(OH) 2 (3) 2y ← y y mol Al(OH)3+ OH− → Al(OH)3 (4) z → z mol Kết tủa thu được sau phản ứng có y mol Mg(OH) 2 và (x-z) mol Al(OH)3 Ta có hệ: (1) m hh = 27x+ 24y = 7,65 (2) m kết tủa = 58y+ 78(x− z) = 16,5 (3) n OH- = 0,8− 3x− 2y+ 3x+ 2y+ z = 0,85 mol Giải hệ trên ta có: x = 0,15; y =0,15 và z = 0,05 mol

Vậy dung dịch X có chứa 0,05 mol H+, 0,15 mol Al 3+, 0,15 mol Mg 2+, 0,14 mol SO4 2-, 0,52 mol Cl− Đặt thể tích dung dịch chứa KOH, Ba(OH)2 là a lít *Khi cho dung dịch chứa 0,8a mol KOH, 0,1a mol Ba(OH)2 vào dung dịch X để thu được lượng kết tủa lớn nhất:− Trường hợp 1: Kết tủa là Al(OH)3 cực đại, Mg(OH) 2, BaSO4 OH−+ H+ → H2O (5) 3OH−+ Al 3+ → Al(OH)3 ↓ (6) 2OH−+ Mg 2+ → Mg(OH) 2 ↓ (7) → n OH- = 0,05+ 3.0,15+ 2.0,15 = 0,8 mol → 0,8a+ 2.0,1a = 0,8 mol → a = 0,8 lít → n Ba(OH)2 = 0,1a = 0,08 mol Ba 2++ SO4 2- → BaSO4 ↓ 0,08 0,14 0,08 mol → m kết tủa = m BaSO4+ m Al(OH)3+ m Mg(OH)2 = 0,08.233+ 0,15.78+ 0,15.58 = 39,04 gam Khi nung kết tủa đến khối lượng không đổi thu được: BaSO4, Al2O3 và MgO → m chất rắn = m Al2O3+ m MgO+ m BaSO4 = 0,075.102+ 0,15.40+ 0,08.233 = 32,29 gam Trường hợp 2: Kết tủa là BaSO4 cực đại, Mg(OH) 2 → n Ba2+ max = n SO4(2-) = 0,14 mol → 0,1a = 0,14 → a =1,4 → n OH- = 0,8a+ 2.0,1a = a =1,4 mol Khi đó Al(OH)3 tan hết. Kết tủa thu được có 0,14 mol BaSO4 và 0,15 mol Mg(OH) 2 → m kết tủa = 0,14.233+ 0,15.58 = 41,32 gam > 39,04 gam

Do đó ta chọn trường hợp 2 sẽ cho khối lượng kết tủa cực đại Khi đó: m chất rắn = m BaSO4+ m MgO = 0,14.233+ 0,15.40 = 38,62 gam

Vậy giá trị của m gần nhất với giá trị 38,6

Đáp án B

Từ phân tích trên, đáp án đúng là B. 38,6.