a. Ta sử dụng phương trình phản ứng sau để tính toán số mol của NaCl và NaOH:
NaOH + FeCl2 -> NaCl + Fe(OH)2
Điều kiện phản ứng vừa đủ cho ta biết số mol của NaCl và NaOH trong hỗn hợp X bằng nhau và bằng:
n(NaCl) = n(NaOH) = m(X) / (M(NaCl) + M(NaOH))
n(NaCl) = n(NaOH) = 17,85 g / (58,44 g/mol + 40 g/mol) = 0,375 mol
Vậy phần trăm của mỗi chất trong hỗn hợp X là 50%.
b. Ta dùng phương trình phản ứng trên để tính số mol của FeCl2 tác dụng với NaOH:
FeCl2 + 2NaOH -> Fe(OH)2 + 2NaCl
n(FeCl2) = n(NaOH) / 2 = 0,375 mol / 2 = 0,1875 mol
Tiếp theo, sử dụng phương trình:
FeCl2 + 2AgNO3 -> 2AgCl + Fe(NO3)2
Với NaCl được tạo ra từ số mol FeCl2 này, ta có thể tính khối lượng của FeCl3 cần để tác dụng với NaCl:
FeCl2 + Cl2 -> FeCl3
n(NaCl) = n(FeCl2) = 0,1875 mol
Khối lượng FeCl3 cần tác dụng:
m(FeCl3) = n(FeCl3) x M(FeCl3) = n(NaCl) x (M(NaCl) / 2) x M(FeCl3) = 0,1875 x (58,44 / 2) x 162,2 = 2,171 g
Vậy khối lượng dd FeCl3 đã dùng là 0,1 x m = 0,01 x 2,171 = 0,02171 g.
c. Khối lượng chất rắn không tan thu được là khối lượng của Fe(OH)2:
m(Fe(OH)2) = 10,7 g
Ta sử dụng phương trình phản ứng:
Fe(OH)2 + 2NaOH + 1/2O2 -> Fe(OH)3 + Na2O
Để tính số mol của NaOH đã tác dụng với FeCl2:
n(NaOH) = n(FeCl2) = 0,1875 mol
Vậy số mol của NaOH đã tác dụng với Fe(OH)2 là:
n(NaOH) = 0,1875 mol - n(O2) / 2
Trong điều kiện thực tế, không có O2 dư nên ta coi n(O2) = 0. Ta tính được số mol của NaOH đã tác dụng hết với Fe(OH)2:
n(NaOH) = 0,1875 mol
Tổng khối lượng của các chất sau phản ứng là:
m(total) = m(Fe(OH)2) + m(NaCl) + m(NaOH) - m(FeCl3) = 10,7 g + 17,85 g - 2,171 g = 26,379 g
Thể tích của dd thu được đã được tính từ khối lượng này, vì khối lượng của dd đồng nghĩa với khối lượng của các chất trong dd:
V(dd) = m(total) / (ρ x 1000)
Trong đó, ρ là mật độ của dd nước 10%. Ta có:
ρ = 1,1 g/mL
V(dd) = 26,379 / (1,1 x 1000) = 0,02398 L = 23,98 mL
Nồng độ phần trăm của dd thu được sau phản ứng là:
%C = m(total) / V(dd) = (26,379 / 23,98) x 100% = 110,12%
Đây là kết quả không hợp lý, có thể do sai lệch trong quá trình tính toán hoặc do các giá trị đầu vào không chính xác.
d. Khi cho dd AgNO3 dư vào dd thu được sau phản ứng trên, các ion Cl- trong NaCl sẽ phản ứng với Ag+ trong dd AgNO3 tạo thành kết tủa AgCl. Ta tính số mol của Cl- trong NaCl:
n(Cl-) = n(NaCl) = 0,375 mol
Số mol của AgNO3 cần để kết tủa hoàn toàn Cl- là:
n(AgNO3) = n(Cl-) = 0,375 mol
Khối lượng của AgCl tạo thành là:
m(AgCl) = n(AgCl) x M(AgCl) = n(Cl-) x M(AgCl) = 0,375 x 143,32 = 53,745 g ≈ 53,75 g
Vậy có khoảng 53,75 g kết tủa AgCl tạo thành nếu cho dd AgNO3 dư vào dd thu được sau phản ứng.