Đáp án: m = 1,38 (g)

Giải thích các bước giải:

n_H2SO4 = 0,3.0,15 = 0,045 (mol); n_Ba = 6,85 : 137 = 0,05 (mol)

Đặt số mol Al và Fe lần lượt là x và y (mol)

PTHH: 2Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑  (1)

               x  → 1,5x      → 0,5x    (mol)

               Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑  (2)

               y    → y          → y     (mol)

→ ∑ n_H2SO4 = 1,5x + y = 0,045 (I)

dd B thu được chứa: Al₂(SO₄)₃ : 0,5x (mol) và FeSO₄: y (mol)

Cho Ba vào dd B xảy ra phản ứng

Ba + 2H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑   (3)

0,05           →   0,05 (mol)

Ba(OH)₂ sinh ra ở PT (3) có phản ứng với các muối

Ba(OH)₂ + FeSO₄ → BaSO₄↓ + Fe(OH)₂↓   (4)

3Ba(OH)₂ + Al₂(SO₄)₃ → 3BaSO₄↓ + 2Al(OH)₃↓  (5)

Ba(OH)₂ + 2Al(OH)₃ → Ba(AlO₂)₂ + 4H₂O     (6)

Kết tủa X thu được chứa BaSO₄; Fe(OH)₂ có thể có Al(OH)₃

4Fe(OH)₂ + O₂ \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \) 2Fe₂O₃ + 4H₂O    (7)

2Al(OH)₃ \(\buildrel {{t^0}} \over\longrightarrow \) Al₂O₃ + 3H₂O               (8)

BaSO₄ không bị nhiệt phân

TH₁: Khối lượng rắn thu được chỉ chứa BaSO₄ và Fe₂O₃

→ PTHH (6)  Al(OH)₃ bị hòa tan hoàn toàn

BT nhóm “SO₄^2- “: n_BaSO4 = n_H2SO4 = 0,045 (mol) → m_BaSO4 = 0,045.233= 10,485 (g)

→ m_Fe2O3 = 12,195 – 10,485 = 1,71 (g) → n_Fe2O3 = 1,71 : 160 ≈ 0,0107 (mol) = y

Thế vào (I) => x ≈ 0,023 (mol)

BTNT “Al”: n_Ba(AlO2)2 = 1/2n_Al = 0,5x = 0,0115(mol)

Mặt khác BTNT “Ba”: n_Ba(AlO2)2 = n_{Ba(OH)2 bđ} – n_BaSO4 = 0,05 – 0,045 = 0,005 (mol) # 0,0115 (mol) bên trên

→ vô lí => loại

TH₂: Khối lượng rắn thu được chỉ chứa BaSO₄ và Fe₂O₃ và Al₂O₃

BT nhóm “SO₄^2- “: n_BaSO4 = n_H2SO4 = 0,045 (mol)

BTNT “Ba”: n_Ba(AlO2)2 = n_{Ba(OH)2 bđ} – n_BaSO4 = 0,05 – 0,045 = 0,005 (mol)

BTNT “Al”: n_Al(OH)3 = n_Albđ – 2n_Ba(AlO2)2 = x – 2.0,005

→ n_Al(OH)3 = x – 0,01  (mol)

→ n_Al2O3 = 1/2n_Al(OH)3 = 0,5x – 0,005 (mol)

\(m\,ran\left\{ \matrix{
  BaS{O_4}:0,045 \hfill \cr 
  A{l_2}{O_3}:0,5x - 0,005 \hfill \cr 
  F{e_2}{O_3}:0,5y \hfill \cr}  \right. \Rightarrow m\,ran = 0,045.233 + (0,5x - 0,005).102 + 0,5y.160 = 12,195\)

hay 51x + 80y = 2,22 (III)

giải hệ (I) và (III) được x = 0,02 và y = 0,015

→ n_Al = 0,02 (mol) và n_Fe = 0,015 (mol)

→ m = 0,02.27 + 0,015.56 = 1,38 (g)