Bài tập 9 trang 31, 32 SBT Hóa 11 - Chân trời sáng tạo: Đặt hai cốc (A), (B) có khối lượng bằng nhau lên 2 đĩa cân, cân ở vị trí thăng bằng...

Đặt hai cốc (A), (B) có khối lượng bằng nhau lên 2 đĩa cân, cân ở vị trí thăng bằng. Cho 120 gam hỗn hợp potassium hydrogencarbonate và sodium hydrogencarbonate vào cốc (A); 85 gam silver nitrate vào cốc (B). Thêm từ từ 100 gam dung dịch sulfuric acid 19,6% vào cốc (A); 100 gam dung dịch hydrochloric acid 36,5% vào cốc (B). Sau thí nghiệm, cân có ở vị trí thăng bằng không? Nếu cân không ở vị trí thăng bằng thì cần thêm bao nhiêu gam dung dịch hydrochloric acid 36,5% vào cốc nào để cân trở lại vị trí thăng bằng? Giả thiết khí CO₂ không tan trong nước, bỏ qua quá trình bay hơi của nước và hydrogen chloride.

Phương pháp giải :

- Tính khối lượng của cốc (A) và cốc (B) sau phản ứng.

- Khối lượng dung dịch hydrochloric acid 36,5% vào cốc để hai cốc cân bằng là khối lượng chênh lệch của hai cốc sau phản ứng.

- Lưu ý:

+ Khối lượng hai cốc sau phản ứng bằng tổng khối lượng của các chất bỏ vào trừ đi khối lượng các chất bay ra.

+ Chú ý, nếu cốc (A) cần cho thêm HCl thì phải tính lượng CO₂ bay ra sau khi dư phản ứng với H⁺.

Lời giải chi tiết:

- Xét cốc (A): Đặt công thức chung của KHCO₃ và NaHCO₃ là RHCO₃.

Ta có:

\[\begin{array}{l}{{\rm{n}}_{{\rm{RHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}(1)}} = {{\rm{n}}_{{\rm{NaHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}} = \frac{{120}}{{84}} \approx 1,4{\rm{ (mol)}}\\{{\rm{n}}_{{\rm{RHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{(2)}}}} = {{\rm{n}}_{{\rm{KHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}} = \frac{{120}}{{100}} = 1,2{\rm{ (mol)}}\end{array}\]

Đặt số mol của RHCO₃ là x (1,2 < x < 1,4).

\[{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = 100 \times \frac{{19,6\% }}{{100\% }} = 19,6{\rm{ }}({\rm{g}}) \Rightarrow {{\rm{m}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = \frac{{19,6}}{{98}} = 0,2{\rm{ (mol)}}\]

Ta có: 2RHCO₃ + H₂SO₄ → R₂SO₄ + 2H₂O + 2CO₂

Vì \[\frac{{{{\rm{n}}_{{\rm{RHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{(2)}}}}}}{2} > \frac{{{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}}}}{1}\left( {\frac{{1,2}}{2} > \frac{{0,2}}{1}} \right)\] nên RHCO₃ dư, H₂SO₄ hết.

\[\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = \frac{1}{2}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = \frac{1}{2} \times 0,4 = 0,2{\rm{ (mol)}}\\ \Rightarrow {{\rm{m}}_{{\rm{(A)}}}} = {{\rm{m}}_{{\rm{RHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{dd}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} - {{\rm{m}}_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = 120 + 100 - 0,2 \times 44 = 211,2{\rm{ (g)}}\end{array}\]

- Xét cốc (B): AgNO₃ + HCl → AgCl + HNO₃

Nước và hydrogen chloride không bay hơi \[ \Rightarrow {{\rm{m}}_{{\rm{(B)}}}} = {{\rm{m}}_{{\rm{AgN}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{ddHCl}}}}{\rm{ = 85 + 100 = 185 (g)}}\]

Để cân bằng, ta cần thêm dung dịch hydrochloric acid 36,5% vào cốc (B).

Khối lượng dung dịch hydrochloric acid 36,5% cho vào cốc (B): \[{{\rm{m}}_{{\rm{ddHCl}}}} = {{\rm{m}}_{{\rm{(A)}}}} - {{\rm{m}}_{{\rm{(B)}}}}{\rm{ = 211,2}} - {\rm{185 = 26,2 (g)}}\]