$$\begin{cases} \rm CuO:0,03(mol)\\\rm Cu:0,01(mol) \end{cases} \xrightarrow{\rm HNO_3:0,08\;mol}\rm \begin{cases}\rm Cu:0,01-a(mol)\\\rm Cu^{2+}:0,03+a(mol)\\\rm NO_3^{-}:0,06+2a(mol)\\\rm NO:\dfrac{2}{3}a(mol)\end{cases}\xrightarrow{\rm HCl: \dfrac{38}{75}\;mol}\begin{cases} \rm Cu^{2+}:0,04(mol)\\\rm H^{+}:0,5(mol)\\\rm Cl^{-}: \dfrac{38}{75}(mol)\\\rm NO_3^{-}:\dfrac{11}{150}(mol) \\\rm NO:\dfrac{2}{3}(0,01-x)(mol)\end{cases}\xrightarrow{\rm Mg: 0,5\;mol}\begin{cases} \begin{cases} \rm Mg^{2+}:0,5-5x-y-n_{Cu}(mol)\\\rm Cu^{2+}\\\rm Cl^{-}:\dfrac{38}{75}(mol) \end{cases}\\\begin{cases}\rm N_2:x(mol)\\\rm H_2:y(mol)\\\rm Cu\end{cases}\\ \end{cases}$$
a)
n_{CaCO_3}={1}/{100}=0,01(mol)
Bte + BT. C:
→ n_{Cu}= n_{CO}= n_{CaCO_3}=0,01(mol)
BT. Cu:
n_{CuO}= 0,04-0, 01=0,03(mol)
n_{Cu (pu)}= a(mol)
Bte:
3n_{NO}=2n _{Cu (pu)}
→ n_{NO}= 2/3a(mol)
BTĐT:
n_{NO_3^{2-}}= 2n_{Cu^{2+}}
= 2(n_{CuO}+ n_{Cu (pu)})
=0,06+ 2a(mol)
BT. N:
n_{HNO_3}= n_{NO_3^{-}} + n_{NO}
<=> 0,08 =0,06 + 2a + 2/3a
→ a=7,5. 10^{-3}(mol)
→ V_1= 7,5. 10^{-3}. 2/3. 22,4=0,112(l)
n_{Cu(du)}= 0,01-7,5. 10^{-3}
= 2,5. 10^{-3}(mol)
Giả sử Cu phản ứng hết:
Bte:
n_{NO}= 2/3n_{Cu}= 2/3. 2,5. 10^{-3}= 1/{600}(mol)
n_{H^{+}} > 4n_{NO}; n_{NO_3^{-}}> n_{NO}
→ Giả sử đúng
V_2= 1/{600}. 22,4≈0,0373(l)
BT. N:
n_{NO_3^{-}}= n_{HNO_3}-n_{NO}
=0,08 - 1/{600}-7,5. 10^{-3}. 2/3
={11}/{150}(mol)
n_{H^{+}(du)}= n_{HCl} - 4n_{NO}
= {38}/{75}-1/{600}. 4=0,5(mol)
n_{H^{+}}=12n_{N_2} + 2n_{H_2}
<=> 0,5 = 12x +2y(1)
BT.N:
n_{N_2}= 1/2n_{NO_3^{-}}
<=> x= {11}/{300}(mol)(2)
Từ (1)(2) giải được:
$$\begin{cases} x=\dfrac{11}{300}(mol)\\y=0,03(mol)\end{cases}$$
V_3=({11}/{300} + 0, 03). 22,4≈1,493(l)
b)
Bte:
n_{Mg}= 0,5 - {11}/{300}. 5 - 0,03={43}/{150}(mol)
Mg+ Cu → Cu+Mg^{2+}
0,04←0,04→0,04(mol)
n_{Mg}> n_{Cu^{2+}}→ Cu^{2+} hết
Trong M:
m_{Cu}= 0,04. 64=2,56(g)
n_{Mg}= {43}/{150}- 0,04={37}/{150}(mol)
m_{Mg}= {37}/{150}. 24=5,92(g)