Cho từ từ khí `CO` qua ống đựng `3,2(g)CuO` nung nóng . Khí thoát ra hấp thụ hoàn toàn vào `Ca(OH)_2` dư thu được `1(g)` kết tủa . Chất rắn còn lại trong ống sứ cho tác dụng với `500(ml)` dung dịch `HNO_3(0,16M)` thu được `V_1(l)` khí `NO` và một phần kim loại chưa tan thêm `760(ml)HCl2/3(M)` sau khi phản ứng kết thúc tiếp tục thu được `V_2` lít `NO` sau đó thêm `12(g)Mg` vào dung dịch sau phản ứng thu được `V_3(l)` hỗn hợp khí `N_2;H_2`(dung dịch chỉ chứa muối clorua và hỗn hợp M gồm các kim loại , biết chỉ có`NO;N_2` là sp khử của `N^{+5}` , các phản ứng xảy ra hoàn toàn `a)` Tìm `V_1;V_2;V_3` (đktc) `b)` Xác định khối lượng các kim loại trong `M` *Trích đề thi HSG Hóa 12 Bắc Ninh 2016

$\begin{cases} \rm CuO:0,03(mol)\\\rm Cu:0,01(mol) \end{cases} \xrightarrow{\rm HNO_3:0,08\;mol}\rm \begin{cases}\rm Cu:0,01-a(mol)\\\rm Cu^{2+}:0,03+a(mol)\\\rm NO_3^{-}:0,06+2a(mol)\\\rm NO:\dfrac{2}{3}a(mol)\end{cases}\xrightarrow{\rm HCl: \dfrac{38}{75}\;mol}\begin{cases} \rm Cu^{2+}:0,04(mol)\\\rm H^{+}:0,5(mol)\\\rm Cl^{-}: \dfrac{38}{75}(mol)\\\rm NO_3^{-}:\dfrac{11}{150}(mol) \\\rm NO:\dfrac{2}{3}(0,01-x)(mol)\end{cases}\xrightarrow{\rm Mg: 0,5\;mol}\begin{cases} \begin{cases} \rm Mg^{2+}:0,5-5x-y-n_{Cu}(mol)\\\rm Cu^{2+}\\\rm Cl^{-}:\dfrac{38}{75}(mol) \end{cases}\\\begin{cases}\rm N_2:x(mol)\\\rm H_2:y(mol)\\\rm Cu\end{cases}\\ \end{cases}$

`a)`

`n_{CaCO_3}={1}/{100}=0,01(mol)`

Bte + BT. C: 

`→ n_{Cu}= n_{CO}= n_{CaCO_3}=0,01(mol)`

BT. Cu: 

`n_{CuO}= 0,04-0, 01=0,03(mol)` 

`n_{Cu (pu)}= a(mol)`

Bte: 

`3n_{NO}=2n _{Cu (pu)}`

`→ n_{NO}= 2/3a(mol)` 

BTĐT: 

`n_{NO_3^{2-}}= 2n_{Cu^{2+}}`

`= 2(n_{CuO}+ n_{Cu (pu)})`

`=0,06+ 2a(mol)` 

BT. N: 

`n_{HNO_3}= n_{NO_3^{-}} + n_{NO}`

`<=> 0,08 =0,06 + 2a + 2/3a`

`→ a=7,5. 10^{-3}(mol)`

`→ V_1= 7,5. 10^{-3}. 2/3. 22,4=0,112(l)`

`n_{Cu(du)}= 0,01-7,5. 10^{-3}`

`= 2,5. 10^{-3}(mol)` 

Giả sử `Cu` phản ứng hết: 

Bte: 

`n_{NO}= 2/3n_{Cu}= 2/3. 2,5. 10^{-3}= 1/{600}(mol)`

`n_{H^{+}} > 4n_{NO}; n_{NO_3^{-}}> n_{NO}`

`→` Giả sử đúng

`V_2= 1/{600}. 22,4≈0,0373(l)` 

BT. N: 

`n_{NO_3^{-}}= n_{HNO_3}-n_{NO}`

`=0,08 - 1/{600}-7,5. 10^{-3}. 2/3`

`={11}/{150}(mol)`

`n_{H^{+}(du)}= n_{HCl} - 4n_{NO}`

`= {38}/{75}-1/{600}. 4=0,5(mol)`

 `n_{H^{+}}=12n_{N_2} + 2n_{H_2}`

`<=> 0,5 = 12x +2y(1)` 

BT.N: 

`n_{N_2}= 1/2n_{NO_3^{-}}`

`<=> x= {11}/{300}(mol)(2)`

Từ `(1)(2)` giải được: 

$\begin{cases} x=\dfrac{11}{300}(mol)\\y=0,03(mol)\end{cases}$

`V_3=({11}/{300} + 0, 03). 22,4≈1,493(l)`

`b)`

Bte: 

`n_{Mg}= 0,5 - {11}/{300}. 5 - 0,03={43}/{150}(mol)`

`Mg+ Cu → Cu+Mg^{2+}`

`0,04←0,04→0,04(mol)`

`n_{Mg}> n_{Cu^{2+}}→ Cu^{2+}` hết 

Trong `M`: 

`m_{Cu}= 0,04. 64=2,56(g)`

`n_{Mg}= {43}/{150}- 0,04={37}/{150}(mol)`

`m_{Mg}= {37}/{150}. 24=5,92(g)`

`a)`

`+)`

Bảo toàn `C:` `n_{CO_2}=n_{CaCO_3}=0,01(mol)`

`CO+CuO` $\xrightarrow[]{t^o}Cu+CO_2$

`n_{Cu}=n_{CO_2}=0,01(mol)`

`->n_{CuO  du}=0,03(mol)`

`4H^{+}+NO_3^{-}+3e->NO+2H_2O`

`2H^{+}+O^{2-}->H_2O`

`n_{H^{+}}=2n_{O^{2-}}+4n_{NO}=2n_{CuO  du}+4n_{NO}`

`->0,08=2.0,03+4n_{NO}`

`->n_{NO}=0,005(mol)`

`->V_1=0,005.22,4=0,112(l)`

Bảo toàn `e:` `n_{Cu  pu}=(3)/(2)n_{NO}=7,5.10^{-3}(mol)`

`->n_{Cu   du}=0,01-7,5.10^{-3}=2,5.10^{-3}(mol)`

Bảo toàn `N:` `n_{NO_3^{-}}=n_{HNO_3}-n_{NO}=0,075(mol)`

Bảo toàn điện tích: `n_{Cu^{2+}}=(1)/(2)n_{NO_3^{-}}=0,0375(mol)`

`+)`

Bảo toàn `e:` `n_{NO}=(2)/(3)n_{Cu  du}=(2)/(3).2,5.10^{-3}=(1)/(600)(mol)`

`->V_2=(1)/(600).22,4\approx 0,037(l)`

`4H^{+}+NO_3+3e->NO+2H_2O`

`->n_{H^{+}  pu}=(1)/(150)(mol); n_{NO_3^{-}  pu}=(1)/(600)(mol)`

`->n_{H^{+}   du}=(38)/(75)-(1)/(150)=0,5(mol)`

`n_{NO_3^{-} du}= 0,075-(1)/(600)=(11)/(150)(mol)`

`+)` Tạo `H_2->NO_3^{-}` hết

Bảo toàn `N:` `n_{N_2}=(1)/(2)n_{NO_3^{-}}=(1)/(2).(11)/(150)=(11)/(300)(mol)`

Bảo toàn điện tích: `n_{Mg^{2+}}=(1)/(2)n_{Cl^{-}}=(19)/(75)(mol)`

`Cu^{+2}+2e->Cu`

`N^{+5}+3e->N^{+2}`

`2N^{+5}+10e->N_2`

`2H^{+1}+2e->H_2`

`C^{+2}->C^{+4}+2e`

`Mg->Mg^{+2}+2e`

Bảo toàn e: `2n_{CuO}+3n_{NO}+10n_{N_2}+2n_{H_2}=2n_{CO_2}+2n_{Mg^{2+}}`

`->2.0,04+3.(0,005+(1)/(600))+10.(11)/(300)+2n_{H_2}=2.0,01+2.(19)/(75)`

`->n_{H_2}=0,03(mol)`

`V_3=(0,03+(11)/(300)).22,4\approx 1,493(l)`

`b)` Bảo toàn `Cu:` `n_{Cu}=n_{CuO}=0,04(mol)`

`->m_{Cu}=0,04.64=2,56(g)`

`n_{Mg(M)}=n_{Mg bd}-n_{Mg^{2+}}=0,5-(19)/(75)=(37)/(150)(mol)`

`->m_{Mg}=(37)/(150).24=5,92(g)`