Cho 7,62 gam hỗn hợp bột gồm Zn và Fe vào 110 ml dung dịch CuSO₄ 1,0M. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch X và 7,6 gam hỗn hợp kim loại. Thêm NaOH dư vào dung dịch X thu được kết tủa Y.

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ phân tích từng bước theo các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình.

Bước 1: Phân tích phản ứng giữa Zn, Fe và CuSO₄.

Hỗn hợp ban đầu gồm Zn và Fe có tổng khối lượng là 7,62 gam. Khi cho vào dung dịch CuSO₄, sẽ xảy ra các phản ứng sau:

- Phản ứng của Kẽm với Đồng(II) sulfat:
Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

- Phản ứng của Sắt với Đồng(II) sulfat:
Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Từ dung dịch CuSO₄ 1,0M và có thể tính số mol của CuSO₄ có trong 110 ml:

n(CuSO₄) = C × V = 1,0 mol/L × 0,110 L = 0,11 mol

Lượng Cu mà CuSO₄ có thể sinh ra tối đa là 0,11 mol.

Bước 2: Tính tổng số mol của Zn và Fe trong hỗn hợp.

Giả sử trong hỗn hợp bột có x gam Zn và y gam Fe. Ta có hệ phương trình:

1. x + y = 7,62
2. Số mol Cu sinh ra: n(Cu) = (x/M(Zn)) + (y/M(Fe))

Trong đó:
- M(Zn) = 65,4 g/mol
- M(Fe) = 56 g/mol

Phản ứng sẽ tiêu tốn một lượng CuSO₄ nhất định để tạo ra Cu tương ứng từ Zn và Fe.

Bước 3: Tính số mol Cu sinh ra từ lượng Zn và Fe.

Lượng Cu sinh ra sẽ bằng với tổng số mol Zn và mol Fe đã phản ứng với CuSO₄. Số mol Cu tối đa từ 0,11 mol CuSO₄ tương đương với 0,11 mol Cu.

Bước 4: Tính lượng kim loại còn lại.

Tổng khối lượng hỗn hợp kim loại thu được là 7,6 gam, tức là tổng khối lượng Zn và Fe sau phản ứng:

m(Zn) + m(Fe) = 7,6 gam

Cao hơn 7,62 gam (hỗn hợp ban đầu) là 7,6 gam kim loại thu được. Suy ra, phần kim loại phải là Cu thu hồi từ phản ứng.

Bước 5: Thêm NaOH dư vào dung dịch X.

Khi thêm NaOH vào dung dịch, sẽ xảy ra phản ứng kết tủa với các muối tạo ra. Kết tủa Y chứa Zn(OH)₂ và Fe(OH)₂:

- Zn(OH)₂ là kết tủa màu trắng
- Fe(OH)₂ là kết tủa màu xanh lục

Kết tủa này sẽ được nung trong không khí sẽ chuyển thành oxit.

Bước 6: Tính toán cuối cùng.

Giả sử phần khối lượng của kim loại là Fe và Zn lần lượt là a và b:

a + b = 7,62

Ta cũng có thông tin quản lý tổng khối lượng của Cu là 0,11 mol * M(Cu):

Khối lượng của Cu = 0,11 * 63,5 ≈ 6,985 g
Suy ra tổng khối lượng không phản ứng = 7,62 - 6,985 = 0,635 g

Vì vậy, có thể tính tỷ lệ phần trăm khối lượng của Fe và Zn trong hỗn hợp ban đầu.

Phần trăm khối lượng của Zn trong hỗn hợp:

Phần trăm Zn = (khối lượng Zn/ tổng khối lượng) * 100%

Phần trăm khối lượng của Fe trong hỗn hợp:

Phần trăm Fe = (khối lượng Fe/ tổng khối lượng) * 100%

Cuối cùng, ta có:
m = khối lượng rắn Z obtained from burning Y

Sau khi tính toán các giá trị hàm lượng và phản ứng hóa học trong từng bước, ta sẽ có m và phần trăm về khối lượng của Zn và Fe trong hỗn hợp ban đầu:

Xác định m: sẽ đi từ khối lượng thu được từ kết tủa và phản ứng nung.