Câu 4: (4,0 điểm) X là oxit của kim loại M, trong đó M chiếm 80% khối lượng. Cho dòngkhỉ H₂ qua ống sứ chứa a gam chất X đốt nóng. Sau phản ứng khối lượng chất rắn trong ống còn lại b gam. Hòa tan hết b gam chất

1. Để xác định công thức của chất X và Z, ta bắt đầu từ thông tin rằng M chiếm 80% khối lượng trong oxit X.

Giả sử M có khối lượng mol là M_m và O (oxi) có khối lượng mol là 16 g/mol. Từ công thức trên, có thể viết:

M_m = 0.8 * (M_m + 16)

Giải phương trình này:

M_m = 0.8M_m + 12.8
0.2M_m = 12.8
M_m = 64 g/mol

Như vậy, kim loại M là đồng (Cu), do M_m = 64 g/mol. Oxit X sẽ là CuO, với công thức là CuO (vì Cu chiếm 80% khối lượng và O chiếm 20%).

Sau khi đốt nóng, khí H₂ sẽ phản ứng với CuO theo phương trình:

CuO + H₂ → Cu + H₂O

Khối lượng chất rắn còn lại là b gam có thể tính từ khối lượng ban đầu a gam và phản ứng:

b = a - (mCuO - mCu)
=> b = a - (a * 0.2) = 0.8a

Dễ dàng tìm ra b = 0.8a.

Tiếp theo, khi hòa tan b gam Cu trong dung dịch HNO3 loãng, phản ứng xảy ra cho ra muối nitrat đồng (Cu(NO3)2) và khí NO:

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO + 2H2O

Theo đó, với mCu = b/g, mol Cu = b/64, vậy mol NO = (b/64) * 2 = b/32.

Khối lượng muối Z thu được là mZ = mCu(NO3)2 = (b/64) (64 + 2 14 + 6 16) = (b/64) (64 + 28 + 96) = (b/64) 188 = (b 188) / 64.

Cô cạn dung dịch Y thu được 3.475.a gam muối Z:

=> (b 188) / 64 = 3,475 a
=> b = (3,475 a 64) / 188

2. Tính thể tích khí NO (đktc) theo a và b:

V = nRT/P

Trong đó, n = mol NO = b/32; R = 0.0821 L·atm/(K·mol); P = 1 atm; T = 273.15 K.

Tính tóm tắt như sau:

V = (b/32) (0.0821 273.15 / 1).

Thay b = 0.8a vào công thức:

V = (0.8a/32) * (22.414)

V = (0.8 22.414 / 32) a = 0.56 * a.

Kết luận:
1. Công thức của X là CuO, Z là Cu(NO3)2.
2. Thể tích khí NO (đktc) là 0.56a L.