Đáp án:

m_Al = 5,4 (g) ; m_Fe = 11,2 (g); m_Cu= 6,4 (g)

→ a  = 23 (g)

 

Giải thích các bước giải:

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

n_SO2(đktc) = 15,68 : 22,4 = 0,7 (mol)

Hòa tan hh Kl bằng dd H₂SO₄ đặc nóng có phản ứng

2Al + 6H₂SO₄ đặc nóng → Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O  (1)

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

2Fe + 6H₂SO₄ đặc nóng → Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O   (2)

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

Cu +  2H₂SO₄ đặc nóng → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O     (3)

c                                      → c          → c (mol)

Tổng mol SO₂ = 1,5a + 1,5b + c = 0,7 (I)

Dung dịch X thu được chứa: \(\left\{ \matrix{
  A{l_2}{(S{O_4})_3}:0,5a(mol) \hfill \cr 
  F{e_2}{(S{O_4})_3}:0,5b(mol) \hfill \cr 
  CuS{O_4}:c\,(mol) \hfill \cr}  \right.\)

Cô cạn ½ dd X thu được 45,1 (g) nên ta có pt:

m_Al2(SO4)3 + m_Fe2(SO4)3  + m­_CuSO4 = 45,1×2

=> 0,5a× 342 + 0,5b× 400 + c.160 = 90,2

hay 171 a + 200b + 160c = 90,2  (II)

Cho dd X phản ứng với dd NaOH dư có phản ứng

Al₂(SO₄)₃ + 8NaOH → 2NaAlO₂ + 3Na₂SO₄ + 4H₂O

Fe₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 2Fe(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄

0,5b                           → b (mol)

CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

c                           →    c (mol)

Kết tủa thu được gồm: \(\left\{ \matrix{
  Fe(OH)_3^{}:b(mol) \hfill \cr 
  Cu{(OH)_2}:c(mol) \hfill \cr}  \right\)

2Fe(OH)₃ \(\buildrel {{t^0}} \over
 \longrightarrow \) Fe₂O₃ + 3H₂O

b                    → 0,5b (mol)

Cu(OH)₂ \(\buildrel {{t^0}} \over
 \longrightarrow \) CuO + H₂O

c                → c (mol)

Vậy khối lượng chất rắn thu được gồm Fe₂O₃: 0,5b (mol) và CuO: c (mol)

→ m_Fe2O3 + m_CuO = 12× 2  (Vì ½ dd X thu được 12 gam rắn, xét ở đây là toàn bộ dd X)

→ 0,5b×160 + c×80 = 24 (III)

giải hệ (I), (II), (III) ta được x = 0,2 ; y = 0,2 và z = 0,1

Vậy ban đầu n_Al = 0,2 (mol); n_Fe = 0,2 (mol) và n_Cu = 0,1 (mol)

=> m_Al = 0,2×27 = 5,4 (g)

m_Fe = 0,2×56 = 11,2 (g)

m_Cu = 0,1×64 = 6,4 (g)

→ a = m_Al + m_Fe + m_Cu = 5,4 + 11,2 + 6,4 = 23 (g)