Bài 7 trang 19 SGK Hóa học 9

Đề bài

Hòa tan hoàn toàn 12,1 gam hỗn hợp bột CuO và ZnO cần 100 ml dung dịch HCl 3M.

a) Viết các phương trình hóa học.

b) Tính phần trăm theo khối lượng của mỗi oxit trong hỗn hợp ban đầu.

c) Hãy tính khối lượng dung dịch H₂SO₄ nồng độ 20% để hòa tan hoàn toàn hỗn hợp các oxit trên.

Phương pháp giải - Xem chi tiết

Gọi x, y là số mol của CuO và ZnO

a) Các phương trình hóa học:

                               CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O     

Phản ứng                   x →  2x           x        (mol)

                           ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O 

Phản ứng:               y    → 2y       y           (mol)

Giải hệ 2 ẩn 2 phương trình ta có:

\(\left\{ \begin{gathered}
\sum {{n_{{H_2}}} = \,x + y = 0,3} \hfill \\
\sum {{m_{hh}} = 80x + 81y = 12,1} \hfill \\
\end{gathered} \right. = > \left\{ \begin{gathered}
x = ? \hfill \\
y = ? \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

c) 

Vì CuO và ZnO phản ứng với H₂SO₄ theo cùng tỉ lệ mol, nên có thể coi hai oxit như một oxit có công thức chung là MO với số mol = x + y = 0,15 mol

                     MO + H₂SO₄ → MSO₄ + H₂O

Dựa vào PTHH, tính được số mol H₂SO₄ 

Lời giải chi tiết

Số mol HCl = 3 . \(\dfrac{100}{1000}\) = 0,3 mol

Gọi x, y là số mol của CuO và ZnO

a) Các phương trinh hóa học:

                  CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O   (1)   

Phản ứng       x →  2x           x        (mol)

                  ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O   (2)

Phản ứng:    y    → 2y         y           (mol)

b) 

Tính thành phần hỗn hợp, dựa vào phương trình hóa học (1), (2) và dữ kiện đề bài cho ta có hệ phương trình đại số:

Theo phương trình: n_HCl(1) = 2n_CuO = 2x mol; n_HCl(2) = 2n_ZnO = 2y mol

\( \to\) n_HCl = 2x + 2y = 0,3 (*)

Ta có: m_CuO = (64 + 16)x = 80x gam; m_ZnO = (65 + 16)y = 81y gam

\( \to\) m_hh = 80x + 81y = 12,1 (**)

Từ (*) và (**) ta có hệ phương trình

  \(\left\{\begin{matrix} 80x + 81y = 12,1 & & \\ 2x + 2y = 0,3& & \end{matrix}\right.\)

Giải hệ ta được x = 0,05 mol = số mol CuO; y = 0,1 mol = số mol ZnO

\(\%CuO = \dfrac{m_{CuO}}{m_{hh}} . 100\% = \dfrac{0,05 . 80 . 100}{12,1} = 33\%\)

%ZnO = 100% - 33% = 67%

c)

Cách 1: Vì CuO và ZnO phản ứng với H₂SO₄ theo cùng tỉ lệ mol, nên có thể coi hai oxit như một oxit có công thức chung là MO với số mol = x + y = 0,15 mol

                 MO + H₂SO₄ → MSO₄ + H₂O

Phản ứng:  0,15  → 0,15     0,15         (mol)

\({m_{{H_2}S{O_4}}} = 0,15 . 98 = 14,7 \,g\)

\({m_{dd\,{H_2}S{O_4}}}= \dfrac{14,7 . 100}{20} = 73,5 \,g\)

Cách 2:

Khối lượng H₂SO₄ cần dùng:

CuO + H₂SO₄ \( \to\) CuSO₄ + H₂O    (3)

ZnO + H₂SO₄ \( \to\) ZnSO₄ + H₂O     (4)

Dựa vào phương trình (3) và (4) ta có:

Theo phương trình (3): \({n_{{H_2}S{O_4}}} = {n_{CuO}} = 0,05\,\,mol\)

Theo phương trình (4): \({n_{{H_2}S{O_4}}} = {n_{ZnO}} = 0,1\,\,mol\)

\( \to {m_{{H_2}S{O_4}}} = (0,05 + 0,1).98 = 14,7\,\,gam\)

Khối lượng dung dịch H₂SO₄ 20% cần dùng

\({m_{dd\,\,{H_2}S{O_4}}} = \dfrac{{14,7.100}}{{20}} = 73,5\,\,gam\)