Đặt hai cốc (A) và (B) có khối lượng bằng nhau lên hai đĩa cân thấy cân thăng bằng

Giải SBT Hóa học 11 Bài 7: Sulfuric acid và muối sulfate

Bài 7.12* trang 30 SBT Hóa học 11: Đặt hai cốc (A) và (B) có khối lượng bằng nhau lên hai đĩa cân thấy cân thăng bằng. Cho 15,9 gam Na₂CO₃ vào cốc (A) và 17,73 gam CaCO₃ vào cốc (B), sau đó thêm 18 gam dung dịch H₂SO₄ 98% vào cốc (A) và m gam dung dịch HCl 14,6% vào cốc (B) thì thấy cân thăng bằng. Tính khối lượng dung dịch HCl đã cho vào cốc (B).

Lời giải:

$\begin{array}{l}{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3}=\frac{15,9}{106}=0,15\left(\mathrm{mol}\right)\\ {\mathrm{m}}_{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4}=18\times \frac{98\mathrm{\%}}{100\mathrm{\%}}=17,64\left(\mathrm{g}\right)\\ \Rightarrow {\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4}=\frac{17,64}{98}=0,18\left(\mathrm{mol}\right)\\ {\mathrm{n}}_{{\mathrm{CaCO}}_3}=\frac{17,73}{100}=0,1773\left(\mathrm{mol}\right)\end{array}$

- Xét cốc (A):

${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\to \mathrm{N}{\mathrm{a}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\uparrow +{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Ta có:

$\frac{{\mathrm{n}}_{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_4}}{1}>\frac{{\mathrm{n}}_{{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3}}{1}\left(\frac{0,18}{1}>\frac{0,15}{1}\right)$

=> H₂SO₄ dư, Na₂CO₃ hết. CO₂ tính theo Na₂CO₃.

$\Rightarrow {\mathrm{n}}_{{\mathrm{CO}}_2}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3}=0,15\left(\mathrm{mol}\right)$

${\mathrm{m}}_{\left(\mathrm{A}\right)}={\mathrm{m}}_{{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3}+{\mathrm{m}}_{{\mathrm{ddH}}_2{\mathrm{SO}}_4}-{\mathrm{m}}_{{\mathrm{CO}}_2}=15,9+18-0,15\times 44=27,3\left(\mathrm{g}\right)$

- Xét cốc (B):

$2\mathrm{HCl}+\mathrm{CaC}{\mathrm{O}}_3\to \mathrm{CaC}{\mathrm{l}}_2+\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2\uparrow +{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$

Ta có:

${\mathrm{m}}_{\left(\mathrm{B}\right)}={\mathrm{m}}_{\left(\mathrm{A}\right)}=27,3\left(\mathrm{g}\right)$

+) Trường hợp (1): CaCO₃ hết, HCl dư.

$\begin{array}{l}\Rightarrow {\mathrm{n}}_{\mathrm{HCl}}\ge 2{\mathrm{n}}_{{\mathrm{CaCO}}_3}=2\times 0,1773=0,3546\left(\mathrm{mol}\right)\\ \Rightarrow {\mathrm{m}}_{\mathrm{ddHCl}}\ge 0,3546\times 36,5\times \frac{100\mathrm{\%}}{14,6\mathrm{\%}}=88,65\left(\mathrm{g}\right)\\ \Rightarrow {\mathrm{n}}_{{\mathrm{CO}}_2}={\mathrm{n}}_{{\mathrm{CaCO}}_3}=0,1773\left(\mathrm{mol}\right)\end{array}$

$\begin{array}{l}\Rightarrow {\mathrm{m}}_{\mathrm{B}}={\mathrm{m}}_{\mathrm{ddHCl}}+{\mathrm{m}}_{{\mathrm{CaCO}}_3}-{\mathrm{m}}_{{\mathrm{CO}}_2}\\ \iff {\mathrm{m}}_{\mathrm{B}}\ge 88,65+17,73-0,45\times 44\\ =98,5788\left(\mathrm{g}\right)\ne 27,3\left(\mathrm{g}\right)\end{array}$

→ loại trường hợp CaCO₃ hết, HCl dư.

+) Trường hợp (2): CaCO₃ dư, HCl hết.

Đặt ${\mathrm{n}}_{\mathrm{HCl}}=x\left(\mathrm{mol}\right)$

$\begin{array}{l}\Rightarrow {\mathrm{m}}_{\mathrm{ddHCl}}=36,5x\times \frac{100\mathrm{\%}}{14,6\mathrm{\%}}=250x\left(\mathrm{g}\right)\\ \Rightarrow {\mathrm{n}}_{{\mathrm{CO}}_2}=\frac{1}{2}{\mathrm{n}}_{\mathrm{HCl}}=\frac{1}{2}x\left(\mathrm{mol}\right)\end{array}$

$\begin{array}{l}\Rightarrow {\mathrm{m}}_{\mathrm{B}}={\mathrm{m}}_{\mathrm{ddHCl}}+{\mathrm{m}}_{{\mathrm{CaCO}}_3}-{\mathrm{m}}_{{\mathrm{CO}}_2}\\ \iff 27,3=250x+17,73-44\times \frac{1}{2}x\\ \Rightarrow x\approx 0,042\left(\mathrm{mol}\right)\\ \Rightarrow {\mathrm{m}}_{\mathrm{ddHCl}}=\mathrm{m}=250\times 0,042=10,5\left(\mathrm{g}\right)\end{array}$