Bài 9 trang 223 SGK Hóa 12 nâng cao, Giải thích quá trình thí nghiệm và viết các phương trình hóa học...

Bài 9. Dung dịch A là (FeS{O_4}) có lẫn tạp chất (F{e_2}{(S{O_4})_3}). Để xác định nồng độ mol của mỗi chất trong dung dịch A, người ta tiến hành những thí nghiệm sau:

– Thí nghiệm 1: thêm dần dung dịch (NaOH) vào 20 ml dung dịch A cho đến dư, đun nóng. Lọc lấy kết tủa, nung trong không khí ở nhiệt độ cao tới khi khối lượng không đổi, được chất rắn duy nhất có khối lượng là (1,2) gam.

– Thí nghiệm 2: thêm vài giọt dung dịch ({H_2}S{O_4}) vào 20 ml dung dịch A, rồi nhỏ dần từng giọt dung dịch (KMn{O_4}) vào dung dịch trên, lắc nhẹ. Khi dung dịch có màu hồng thì dừng thí nghiệm, người ta đã dùng hết 10 ml dung dịch (KMn{O_4},,0,2M).

a) Giải thích quá trình thí nghiệm và viết các phương trình hóa học.

b) Tính nồng độ mol của mỗi chất có trong dung dịch A ban đầu.

c) Bằng phương pháp hóa học nào có thể loại bỏ được tạp chất có trong dung dịch A ban đầu? Viết phương trình hóa học của phản ứng đã dùng.

Giải:

a) Đặt số mol (FeS{O_4}) và (F{e_2}{(S{O_4})_3}) lần lượt là (x) và (y).

* Thí nghiệm 1:

(eqalign{
& FeS{O_4} + 2NaOH o Fe{(OH)_2} downarrow + N{a_2}S{O_4}.,,,,,,,,,,,,,,(1) cr
& ,,,x,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;;;;;;;uildrel {} over
longrightarrow x cr
& F{e_2}(S{O_4})_3 + 6NaOH o 2F{e}{(OH)_3} downarrow + 3N{a_2}S{O_4}.,,,left( 2 ight) cr
& ,,,,,y,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,;;;;;;;;;;uildrel {} over
longrightarrow 2y cr
& 4Fe{(OH)_2} + {O_2}uildrel {{t^0}} over
longrightarrow 2F{e_2}{O_3} + 4{H_2}O.,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,left( 3 ight) cr
& ,,,,,x,,,,,,,,,,;;;;;;;;;;;;;;;uildrel {} overlongrightarrow,,,{x over 2} cr
& 2Fe{left( {OH} ight)_3}uildrel {{t^0}} over
longrightarrow F{e_2}{O_3} + 3{H_2}O,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,left( 4 ight) cr
& ,,,,,,,2y,,,,,,,,,,,,,,,,uildrel {} over
longrightarrow y cr} )

* Thí nghiệm 2:

(eqalign{
& 10FeS{O_4} + 2KMn{O_4} + 8{H_2}S{O_4} o 5F{e_2}{left( {S{O_4}} ight)_3} + {K_2}S{O_4} + 2MnS{O_4} + 8{H_2}O.,,left( 5 ight) cr
& ,,,,,x,,;;;;;;;;uildrel {} over
ightarrow {x over 5} cr} )

Từ (1), (2), (3), (4), và (5) ta có:

(left{ matrix{
{x over 2} + y = {{1,2} over {160}} hfill cr
{x over 5} = 0,2.0,01 hfill cr} ight. Leftrightarrow left{ matrix{
x = 0,01 hfill cr
y = 0,0025 hfill cr} ight.)

b) Nồng độ mol/l của các chất có trong dung dịch A:

  ({CM_{{{FeS{O_4}}}}} = {{0,01} over {0,02}} = 0,5M)

  ({CM_{{{F{e_2}{{(S{O_4})}_{_3}}}}}} = {{0,0025} over {0,02}} = 0,125M)

c) Ngâm đinh sắt vào A sẽ loại được (F{e_2}(S{O_4})_3)

  (Fe + F{e_2}{(S{O_4})_3} o 3FeS{O_4})