A là hỗn hợp gồm Al, Zn và Fe. Khi cho 20,4 gam A tác dụng với dung dịch HCl (dư), thu được 10,08 lít H2 (đktc). Mặt khác 0,2 mol hỗn hợp A phản ứng vừa đủ với 6,16 lít Cl2 (đktc) thu được hỗn hợp B. Cho B hòa tan hoàn toàn vào nước dư thu được 500 ml dd B. Cho 500ml dd B vào dd NaOH dự thu được kết tủa D. Nung D đến khối lượng không đổi thu đc m gam chất rắn E. Tính tp % về khối lượng của KL trong hỗn hợp A, m, CM chất tan trong dd B.

Thí nghiệm 1:

Đặt `n_{Al}=x(mol);n_{Zn}=y(mol);n_{Fe}=z(mol)`

`->27x+65y+56z=20,4(1)`

`2Al+6HCl->2AlCl_3+3H_2`

`Zn+2HCl->ZnCl_2+H_2`

`Fe+2HCl->FeCl_2+H_2`

Theo PT: `1,5x+y+z=n_{H_2}={10,08}/{22,4}=0,45(2)`

Thí nghiệm 2:

Đặt `n_{Al}=kx(mol);n_{Zn}=ky(mol);n_{Fe}=kz(mol)`

`->kx+ky+kz=0,2(3)`

`2Al+3Cl_2`  $\xrightarrow{t^o}$  `2AlCl_3`

`Zn+Cl_2`  $\xrightarrow{t^o}$  `ZnCl_2`

`2Fe+3Cl_2`  $\xrightarrow{t^o}$  `2FeCl_3`

Theo PT: `1,5kx+ky+1,5kz=n_{Cl_2}={6,16}/{22,4}=0,275(4)`

`{(4)}/{(3)}={1,5x+y+1,5z}/{x+y+z}={0,275}/{0,2}=1,375`

`->0,125x-0,375y+0,125z=0(5)`

`(1)(2)(5)->x=y=0,1(mol);z=0,2(mol)`

`\%m_{Al}={0,1.27}/{20,4}.100\%\approx 13,235\%`

`\%m_{Zn}={0,1.65}/{20,4}.100\%\approx 31,86\%`

`\%m_{Fe}=100-31,86-13,235=54,905\%`

Có `k(x+y+z)=0,2`

`->k={0,2}/{0,1+0,1+0,2}=0,5`

`->` Ở thí nghiệm 2: `n_{Al}=n_{Zn}=0,05(mol);n_{Fe}=0,1(mol)`

`500ml=0,5l`

Theo PT: \(\begin{cases} n_{AlCl_3}=n_{Al(2)}=0,05(mol)\\ n_{ZnCl_2}=n_{Zn(2)}=0,05(mol)\\ n_{FeCl_3}=n_{Fe(2)}=0,1(mol)\end{cases}\)

\(\to\begin{cases} C_{M\ AlCl_3}=C_{M\ ZnCl_2}=\dfrac{0,05}{0,5}=0,1M\\ C_{M\ FeCl_3}=\dfrac{0,1}{0,5}=0,2M\end{cases}\)

`AlCl_3+3NaOH->Al(OH)_3+3NaCl`

`Al(OH)_3+NaOH->NaAlO_2+2H_2O`

`ZnCl_2+2NaOH->Zn(OH)_2+2NaCl`

`Zn(OH)_2+2NaOH->Na_2ZnO_2+2H_2O`

`FeCl_3+3NaOH->Fe(OH)_3+3NaCl`

`2Fe(OH)_3`  $\xrightarrow{t^o}$  `Fe_2O_3+3H_2O`

Theo PT: `n_{Fe_2O_3}=1/2n_{FeCl_3}=0,05(mol)`

`->m=0,05.160=8(g)`

Đáp án:

`\%m_{Al} =  13,23\%`

`\%m_{Zn} =  31,86\%`

`\%m_{Cu} =  54,91\%`

`C_{M(AlCl_3)} =  0,1M`

`C_{M(ZnCl_2)} = 0,1M`

`C_{M(FeCl_3)} =  0,2M`

`m = 8(g)`

Giải thích các bước giải:

Gọi số mol của từng kim loại có trong `20,4(g)A` là:

`n_{Al} = a(mol); n_{Zn} = b(mol); n_{Fe} = c(mol)`

`-> 27a + 65b + 56c = 20,4(1)`

`n_{H_2} = (10,08)/(22,4) = 0,45(mol)`

`2Al + 6HCl -> 2AlCl_3 + 3H_2`

`Zn + 2HCl -> ZnCl_2 + H_2`

`Fe + 2HCl -> FeCl_2 + H_2`

Theo PT: `n_{H_2} = 3/2 n_{Al} + n_{Zn} + n_{Fe}`

`-> 1,5a + b + c = 0,45(2)`

`0,2(mol)` hỗn hợp `A` có: 

`n_{Al} = ak(mol); n_{Zn} = bk(mol); n_{Cu} = ck(mol)`

`-> ak + bk + ck = 0,2(3)`

`n_{Cl_2} = (6,16)/(22,4) = 0,275(mol)`

$2Al + 3Cl_2 \xrightarrow{t^o} 2AlCl_3$

`ak -> 1,5ak -> ak`

$Zn + Cl_2 \xrightarrow{t^o} ZnCl_2$
`bk -> bk -> bk`

`$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t^o} 2FeCl_3$

`ck -> 1,5ck -> ck`

`-> 1,5ak + bk + 1,5ck = 0,275(4)`

`(1),(2),(3),(4) -> a = b = 0,1; c = 0,2; k = 0,5`

`\%m_{Al} = (0,1.27)/(0,1.27 + 0,1.65 + 0,2.56) .100\% = 13,23\%`

`\%m_{Zn} = (0,1.65)/(0,1.27 + 0,1.65 + 0,2.56) .100\% = 31,86\%`

`\%m_{Cu} = 100\% - 13,23\% - 31,86\% = 54,91\%`

`n_{AlCl_3} = ak = 0,05(mol)`

`n_{ZnCl_2} = bk = 0,05(mol)`

`n_{FeCl_3} = ck = 0,1(mol)`

`C_{M(AlCl_3)} = (0,05)/(0,5) = 0,1M`

`C_{M(ZnCl_2)} = (0,05)/(0,5) = 0,1M`

`C_{M(FeCl_3)} = (0,1)/(0,5) = 0,2M`

`AlCl_3 + 3NaOH -> Al(OH)_3 + 3NaCl`

`ZnCl_2 + 2NaOH -> Zn(OH)_2 + 2NaCl`

`FeCl_3 + 3NaOH -> Fe(OH)_3 + 3NaCl`

`Al(OH)_3 + NaOH -> NaAlO_2 + 2H_2O`

`Zn(OH)_2 + 2NaOH -> Na_2ZnO_2 + 2H_2O`

$2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t^o} Fe_2O_3 + 3H_2O$

Bảo toàn `Fe: n_{Fe_2O_3} = 1/2 n_{FeCl_3} = 0,05(mol)`

`-> m = 0,05.160 = 8(g)`