Đáp án Bài tập 9 Bài Ôn tập Chương 2. Nitrogen và sulfur (trang 31, 32) – SBT Hóa 11 Chân trời sáng tạo. Hướng dẫn: Tính khối lượng của cốc (A) và cốc (B) sau phản ứng.
Câu hỏi/Đề bài:
Đặt hai cốc (A), (B) có khối lượng bằng nhau lên 2 đĩa cân, cân ở vị trí thăng bằng. Cho 120 gam hỗn hợp potassium hydrogencarbonate và sodium hydrogencarbonate vào cốc (A); 85 gam silver nitrate vào cốc (B). Thêm từ từ 100 gam dung dịch sulfuric acid 19,6% vào cốc (A); 100 gam dung dịch hydrochloric acid 36,5% vào cốc (B). Sau thí nghiệm, cân có ở vị trí thăng bằng không? Nếu cân không ở vị trí thăng bằng thì cần thêm bao nhiêu gam dung dịch hydrochloric acid 36,5% vào cốc nào để cân trở lại vị trí thăng bằng? Giả thiết khí CO2 không tan trong nước, bỏ qua quá trình bay hơi của nước và hydrogen chloride.
Hướng dẫn:
– Tính khối lượng của cốc (A) và cốc (B) sau phản ứng.
– Khối lượng dung dịch hydrochloric acid 36,5% vào cốc để hai cốc cân bằng là khối lượng chênh lệch của hai cốc sau phản ứng.
– Lưu ý:
+ Khối lượng hai cốc sau phản ứng bằng tổng khối lượng của các chất bỏ vào trừ đi khối lượng các chất bay ra.
+ Chú ý, nếu cốc (A) cần cho thêm HCl thì phải tính lượng CO2 bay ra sau khi dư phản ứng với H+.
Lời giải:
– Xét cốc (A): Đặt công thức chung của KHCO3 và NaHCO3 là RHCO3.
Ta có:
\[\begin{array}{l}{{\rm{n}}_{{\rm{RHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}(1)}} = {{\rm{n}}_{{\rm{NaHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}} = \frac{{120}}{{84}} \approx 1,4{\rm{ (mol)}}\\{{\rm{n}}_{{\rm{RHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{(2)}}}} = {{\rm{n}}_{{\rm{KHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}} = \frac{{120}}{{100}} = 1,2{\rm{ (mol)}}\end{array}\]
Đặt số mol của RHCO3 là x (1,2 < x < 1,4).
\[{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = 100 \times \frac{{19,6\% }}{{100\% }} = 19,6{\rm{ }}({\rm{g}}) \Rightarrow {{\rm{m}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = \frac{{19,6}}{{98}} = 0,2{\rm{ (mol)}}\]
Ta có: 2RHCO3 + H2SO4 → R2SO4 + 2H2O + 2CO2
Vì \[\frac{{{{\rm{n}}_{{\rm{RHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}{\rm{(2)}}}}}}{2} > \frac{{{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}}}}{1}\left( {\frac{{1,2}}{2} > \frac{{0,2}}{1}} \right)\] nên RHCO3 dư, H2SO4 hết.
\[\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = \frac{1}{2}{{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} = \frac{1}{2} \times 0,4 = 0,2{\rm{ (mol)}}\\ \Rightarrow {{\rm{m}}_{{\rm{(A)}}}} = {{\rm{m}}_{{\rm{RHC}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{dd}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{S}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}}} – {{\rm{m}}_{{\rm{C}}{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = 120 + 100 – 0,2 \times 44 = 211,2{\rm{ (g)}}\end{array}\]
– Xét cốc (B): AgNO3 + HCl → AgCl + HNO3
Nước và hydrogen chloride không bay hơi \[ \Rightarrow {{\rm{m}}_{{\rm{(B)}}}} = {{\rm{m}}_{{\rm{AgN}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}}} + {{\rm{m}}_{{\rm{ddHCl}}}}{\rm{ = 85 + 100 = 185 (g)}}\]
Để cân bằng, ta cần thêm dung dịch hydrochloric acid 36,5% vào cốc (B).
Khối lượng dung dịch hydrochloric acid 36,5% cho vào cốc (B): \[{{\rm{m}}_{{\rm{ddHCl}}}} = {{\rm{m}}_{{\rm{(A)}}}} – {{\rm{m}}_{{\rm{(B)}}}}{\rm{ = 211,2}} – {\rm{185 = 26,2 (g)}}\]