Chào các em học sinh yêu quý của thầy! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải quyết một bài tập hóa học khá hay về phản ứng kim loại với dung dịch muối. Bài tập này sẽ giúp chúng ta ôn lại kiến thức về dãy hoạt động hóa học của kim loại và các phép tính toán theo phương trình phản ứng.

Chúng ta cùng phân tích đề bài và tìm ra lời giải nhé!

PHÂN TÍCH ĐỀ BÀI:

• Cho bột Zn vào dung dịch X chứa hai muối: FeCl₂ và CuCl₂.
• Khối lượng chất rắn sau phản ứng giảm 0,5g so với khối lượng bột Zn ban đầu. Điều này có nghĩa là khối lượng kim loại bị hòa tan (Zn) lớn hơn khối lượng kim loại tạo thành (Cu, Fe) là 0,5g.
• Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được 13,6g muối khan.
• Yêu cầu: Tính tổng khối lượng các muối trong dung dịch X ban đầu (FeCl₂ và CuCl₂).

HƯỚNG GIẢI:

Chúng ta cần xác định thứ tự phản ứng và mối liên hệ giữa các đại lượng đã cho (khối lượng chất rắn thay đổi, khối lượng muối khan) với lượng muối ban đầu.

Bước 1: Xác định thứ tự phản ứng.

Dựa vào dãy hoạt động hóa học của kim loại (Zn > Fe > Cu), kim loại kẽm (Zn) sẽ phản ứng với muối của kim loại yếu hơn nó. Zn sẽ ưu tiên phản ứng với CuCl₂ trước, sau đó mới đến FeCl₂.

Phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra:

\[ \text{Zn} \text{ (r)} + \text{CuCl}_2 \text{ (dd)} \rightarrow \text{ZnCl}_2 \text{ (dd)} + \text{Cu} \text{ (r)} \quad (1) \]

\[ \text{Zn} \text{ (r)} + \text{FeCl}_2 \text{ (dd)} \rightarrow \text{ZnCl}_2 \text{ (dd)} + \text{Fe} \text{ (r)} \quad (2) \]

Đề bài cho biết “các phản ứng xảy ra hoàn toàn” và khối lượng chất rắn thay đổi. Điều này ngụ ý rằng toàn bộ các muối FeCl₂ và CuCl₂ trong dung dịch X đã phản ứng hết. Lượng kẽm (Zn) có thể phản ứng vừa đủ hoặc dư, nhưng quan trọng là các muối đã bị loại bỏ khỏi dung dịch. Do đó, dung dịch sau phản ứng chỉ chứa một loại muối duy nhất là ZnCl₂.

Bước 2: Phân tích sự thay đổi khối lượng chất rắn.

Gọi số mol của CuCl₂ ban đầu là \(x\) mol và số mol của FeCl₂ ban đầu là \(y\) mol.

Theo phương trình (1):

1 mol Zn (65g) phản ứng với CuCl₂ sẽ tạo thành 1 mol Cu (64g).

Sự thay đổi khối lượng chất rắn sau phản ứng này là: \(64 – 65 = -1 \text{ g}\) (tức là giảm 1g).

Vậy, nếu có \(x\) mol CuCl₂ phản ứng, khối lượng Zn tham gia là \(65x\) g, khối lượng Cu tạo thành là \(64x\) g.

Độ giảm khối lượng chất rắn do phản ứng (1) là: \(65x – 64x = x \text{ g}\).

Theo phương trình (2):

1 mol Zn (65g) phản ứng với FeCl₂ sẽ tạo thành 1 mol Fe (56g).

Sự thay đổi khối lượng chất rắn sau phản ứng này là: \(56 – 65 = -9 \text{ g}\) (tức là giảm 9g).

Vậy, nếu có \(y\) mol FeCl₂ phản ứng, khối lượng Zn tham gia là \(65y\) g, khối lượng Fe tạo thành là \(56y\) g.

Độ giảm khối lượng chất rắn do phản ứng (2) là: \(65y – 56y = 9y \text{ g}\).

Tổng độ giảm khối lượng chất rắn sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn là 0,5g.

Từ đó, ta có phương trình:

\[ x + 9y = 0.5 \quad (I) \]

Bước 3: Phân tích khối lượng muối khan.

Vì các muối CuCl₂ và FeCl₂ đã phản ứng hết, dung dịch sau phản ứng chỉ còn chứa ZnCl₂.

Khối lượng muối khan thu được là 13,6g, đây chính là khối lượng của ZnCl₂.

Khối lượng mol của ZnCl₂ là: \(M_{ZnCl_2} = 65 + 2 \times 35.5 = 65 + 71 = 136 \text{ g/mol}\).

Số mol ZnCl₂ tạo thành là: \(n_{ZnCl_2} = \frac{13.6}{136} = 0.1 \text{ mol}\).

Theo các phương trình phản ứng (1) và (2):

1 mol CuCl₂ phản ứng tạo thành 1 mol ZnCl₂.

1 mol FeCl₂ phản ứng tạo thành 1 mol ZnCl₂.

Vậy, tổng số mol ZnCl₂ tạo thành sẽ bằng tổng số mol CuCl₂ và FeCl₂ ban đầu.

\[ x + y = 0.1 \quad (II) \]

Bước 4: Giải hệ phương trình.

Chúng ta có hệ hai phương trình bậc nhất hai ẩn:

1) \[ x + 9y = 0.5 \]

2) \[ x + y = 0.1 \]

Trừ phương trình (2) cho phương trình (1), ta được:

\[ (x + 9y) – (x + y) = 0.5 – 0.1 \]

\[ 8y = 0.4 \]

\[ y = \frac{0.4}{8} = 0.05 \text{ mol} \]

Thay giá trị \(y = 0.05\) vào phương trình (2):

\[ x + 0.05 = 0.1 \]

\[ x = 0.1 – 0.05 = 0.05 \text{ mol} \]

Vậy, số mol ban đầu của CuCl₂ là 0,05 mol và của FeCl₂ là 0,05 mol.

Bước 5: Tính tổng khối lượng các muối trong X.

Khối lượng mol của CuCl₂ là: \(M_{CuCl_2} = 64 + 2 \times 35.5 = 64 + 71 = 135 \text{ g/mol}\).

Khối lượng mol của FeCl₂ là: \(M_{FeCl_2} = 56 + 2 \times 35.5 = 56 + 71 = 127 \text{ g/mol}\).

Khối lượng của CuCl₂ trong dung dịch X là:

\[ m_{CuCl_2} = 0.05 \text{ mol} \times 135 \text{ g/mol} = 6.75 \text{ g} \]

Khối lượng của FeCl₂ trong dung dịch X là:

\[ m_{FeCl_2} = 0.05 \text{ mol} \times 127 \text{ g/mol} = 6.35 \text{ g} \]

Tổng khối lượng các muối trong dung dịch X là:

\[ m_{tổng} = m_{CuCl_2} + m_{FeCl_2} = 6.75 \text{ g} + 6.35 \text{ g} = 13.1 \text{ g} \]

KẾT LUẬN:

Vậy, tổng khối lượng các muối trong dung dịch X ban đầu là 13,1 gam.

Các em thấy đó, chỉ cần chúng ta phân tích kỹ đề bài, nắm vững các kiến thức cơ bản và thực hiện từng bước một cách cẩn thận, thì dù bài toán có vẻ phức tạp đến đâu cũng sẽ được giải quyết dễ dàng. Chúc các em học tốt môn Hóa học!