Kim loại với chlorine và hydrochloric acid: tính theo phương trình và hỗn hợp

Đốt $5{,}6$ g $\mathrm{Fe}$ trong khí $\mathrm{Cl_2}$ dư tạo $\mathrm{FeCl_3}$. Tính thể tích $\mathrm{Cl_2}$ (đkc) đã phản ứng và khối lượng muối.

Giải. $n(\mathrm{Fe}) = 5{,}6/56 = 0{,}1$ mol. $\mathrm{2Fe} + \mathrm{3Cl_2} \rightarrow \mathrm{2FeCl_3}$: $n(\mathrm{Cl_2}) = 1{,}5 \times 0{,}1 = 0{,}15$ mol, $V = 0{,}15 \times 24{,}79 = 3{,}7185\ \text{L} \approx 3{,}72$ L; $m(\mathrm{FeCl_3}) = 0{,}1 \times 162{,}5 = 16{,}25$ g.

Đốt $6{,}4$ g $\mathrm{Cu}$ trong $\mathrm{Cl_2}$ dư. Tính khối lượng muối và thể tích $\mathrm{Cl_2}$.

Giải. $n(\mathrm{Cu}) = 0{,}1$ mol; $\mathrm{Cu} + \mathrm{Cl_2} \rightarrow \mathrm{CuCl_2}$: $m(\mathrm{CuCl_2}) = 0{,}1 \times 135 = 13{,}5$ g, $V(\mathrm{Cl_2}) = 0{,}1 \times 24{,}79 = 2{,}479$ L.

Cho $0{,}2$ mol $\mathrm{Fe}$ tác dụng với $3{,}7185$ L $\mathrm{Cl_2}$ (đkc). Chất nào dư, khối lượng muối thu được?

Giải. $n(\mathrm{Cl_2}) = 3{,}7185/24{,}79 = 0{,}15$ mol. $\mathrm{Cl_2}$ cần cho $0{,}2$ mol $\mathrm{Fe}$ là $0{,}3$ mol $> 0{,}15$: $\mathrm{Cl_2}$ hết. $n(\mathrm{FeCl_3}) = 0{,}15 \times 2/3 = 0{,}1$ mol, $m = 16{,}25$ g. $\mathrm{Fe}$ dư $0{,}2 - 0{,}1 = 0{,}1$ mol ($5{,}6$ g).

Cho $2{,}4$ g kim loại $\mathrm{M}$ (hoá trị II) tác dụng hết với $\mathrm{Cl_2}$, thu $9{,}5$ g muối $\mathrm{MCl_2}$. Xác định $\mathrm{M}$.

Giải. $m(\mathrm{Cl_2}) = 9{,}5 - 2{,}4 = 7{,}1$ g, $n(\mathrm{Cl_2}) = 7{,}1/71 = 0{,}1$ mol $= n(\mathrm{M})$. $M = 2{,}4/0{,}1 = 24$ g/mol: $\mathrm{Mg}$.

Hỗn hợp gồm $0{,}1$ mol $\mathrm{Mg}$ và $0{,}2$ mol $\mathrm{Al}$ (nặng $7{,}8$ g) tan hết trong $\mathrm{HCl}$ dư. Tính $V(\mathrm{H_2})$ (đkc), số mol $\mathrm{HCl}$ phản ứng, khối lượng muối.

Giải. $n(\mathrm{H_2}) = 0{,}1 + 1{,}5 \times 0{,}2 = 0{,}4$ mol, $V = 0{,}4 \times 24{,}79 = 9{,}916$ L. $n(\mathrm{HCl}) = 2 \times 0{,}4 = 0{,}8$ mol. $m(\text{muối}) = 0{,}1 \times 95 + 0{,}2 \times 133{,}5 = 36{,}2$ g; kiểm tra bằng bảo toàn: $7{,}8 + 71 \times 0{,}4 = 36{,}2$ g.

Hỗn hợp $\mathrm{Mg}$ và $\mathrm{Al}$ nặng $7{,}8$ g tan hết trong $\mathrm{HCl}$ dư, thu $9{,}916$ L $\mathrm{H_2}$ (đkc). Tính phần trăm khối lượng $\mathrm{Mg}$.

Giải. $n(\mathrm{H_2}) = 9{,}916/24{,}79 = 0{,}4$ mol. Hệ: $24x + 27y = 7{,}8$ và $x + 1{,}5y = 0{,}4$. Từ phương trình thứ hai $x = 0{,}4 - 1{,}5y$; thay vào: $9{,}6 - 36y + 27y = 7{,}8$, nên $9y = 1{,}8$, $y = 0{,}2$, $x = 0{,}1$. $m(\mathrm{Mg}) = 2{,}4$ g, $\%m(\mathrm{Mg}) = 2{,}4/7{,}8 \times 100\% \approx 30{,}77\%$.

Hỗn hợp $0{,}1$ mol $\mathrm{Fe}$ và $0{,}05$ mol $\mathrm{Cu}$. (a) Cho vào $\mathrm{HCl}$ dư: tính $V(\mathrm{H_2})$ và khối lượng chất rắn không tan. (b) Đốt trong $\mathrm{Cl_2}$ dư: tính khối lượng muối và $V(\mathrm{Cl_2})$.

Giải. (a) Chỉ $\mathrm{Fe}$ tan: $n(\mathrm{H_2}) = 0{,}1$ mol, $V = 2{,}479$ L; $\mathrm{Cu}$ không tan: $0{,}05 \times 64 = 3{,}2$ g; muối $\mathrm{FeCl_2}$: $0{,}1 \times 127 = 12{,}7$ g. (b) $0{,}1$ mol $\mathrm{FeCl_3}$ và $0{,}05$ mol $\mathrm{CuCl_2}$: $m = 0{,}1 \times 162{,}5 + 0{,}05 \times 135 = 23{,}0$ g. Electron: $3 \times 0{,}1 + 2 \times 0{,}05 = 0{,}4$ mol $= 2\,n(\mathrm{Cl_2})$ nên $n(\mathrm{Cl_2}) = 0{,}2$ mol, $V = 0{,}2 \times 24{,}79 = 4{,}958$ L.