Chào các em, hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập hóa học rất hay về phản ứng của nhôm với axit clohidric. Cô giáo sẽ hướng dẫn chi tiết từng bước để các em hiểu rõ nhé.

Dữ kiện đề bài:

Cho 10,8 gam Al tác dụng với dung dịch HCl dư, sau phản ứng thu được AlCl3 và H2.

Yêu cầu:

A. Viết phương trình hoá học.
B. Tính thể tích khí H2 (đktc).

Giải bài tập:

Bước 1: Xác định các chất tham gia và sản phẩm trong phản ứng

Dựa vào đề bài, ta có:
Chất tham gia: Nhôm (Al), Axit clohidric (HCl).
Sản phẩm: Nhôm clorua (AlCl3), Khí hiđro (H2).

Bước 2: Viết phương trình hoá học của phản ứng

Phản ứng hóa học giữa nhôm và axit clohidric là phản ứng thế. Nhôm là kim loại đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hóa học nên có thể đẩy hiđro ra khỏi dung dịch axit.

Ta có phương trình ban đầu:
Al + HCl -> AlCl3 + H2

Bây giờ, chúng ta sẽ cân bằng phương trình này.

– Đếm số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế:
– Vế trái: Al (1), H (1), Cl (1)
– Vế phải: Al (1), Cl (3), H (2)

– Cân bằng nguyên tố Cl: Để có số nguyên tử Cl bằng nhau ở hai vế, ta thêm hệ số 3 vào HCl ở vế trái.
Al + 3HCl -> AlCl3 + H2
– Vế trái: Al (1), H (3), Cl (3)
– Vế phải: Al (1), Cl (3), H (2)

– Cân bằng nguyên tố H: Số nguyên tử H ở vế trái lúc này là 3, ở vế phải là 2. Bội chung nhỏ nhất của 3 và 2 là 6. Ta nhân 3 với 2 và nhân 2 với 3.
Để vế trái có 6 nguyên tử H, ta nhân 3HCl với 2, nhưng nếu vậy thì Cl sẽ là 6, không cân bằng với vế phải.
Ta cần cân bằng cả H và Cl. Ta xem xét hệ số của H2 là 3, khi đó vế phải có 6 nguyên tử H.
Để vế trái có 6 nguyên tử H, ta cần hệ số 6 cho HCl.
Al + 6HCl -> AlCl3 + H2
– Vế trái: Al (1), H (6), Cl (6)
– Vế phải: Al (1), Cl (3), H (2)

Tiếp tục cân bằng Cl: Nếu HCl là 6, thì Cl ở vế trái là 6. Để Cl ở vế phải là 6, ta nhân AlCl3 với 2.
Al + 6HCl -> 2AlCl3 + H2
– Vế trái: Al (1), H (6), Cl (6)
– Vế phải: Al (2), Cl (6), H (2)

Bây giờ, ta lại thấy Al chưa cân bằng.

Hãy thử một cách khác: Cân bằng Cl trước. Ta thấy ở vế phải có 3 Cl trong AlCl3.
Al + HCl -> AlCl3 + H2
Để có 3 Cl ở vế trái, ta thêm hệ số 3 vào HCl:
Al + 3HCl -> AlCl3 + H2
– Vế trái: Al (1), H (3), Cl (3)
– Vế phải: Al (1), Cl (3), H (2)

Bây giờ, ta cân bằng H. Số nguyên tử H ở vế trái là 3, ở vế phải là 2. Bội chung nhỏ nhất của 3 và 2 là 6.
Để có 6 nguyên tử H ở vế trái, ta cần nhân 3HCl với 2. Tuy nhiên, điều này sẽ làm thay đổi số nguyên tử Cl.
Do đó, ta cần tìm hệ số chung cho H2 ở vế phải. Ta có thể thêm hệ số 3 vào H2 để có 6 nguyên tử H.
Al + 3HCl -> AlCl3 + 3H2
– Vế trái: Al (1), H (3), Cl (3)
– Vế phải: Al (1), Cl (3), H (6)

Ta thấy số nguyên tử H vẫn chưa cân bằng.

Cách cân bằng chuẩn:
Ta cần hệ số cho H2 ở vế phải để số nguyên tử H là một số chẵn, ví dụ 2.
Al + HCl -> AlCl3 + 2H2
– Vế trái: Al (1), H (1), Cl (1)
– Vế phải: Al (1), Cl (3), H (4)

Tiếp tục cân bằng Cl. Ở vế phải có 3 nguyên tử Cl. Ta thêm hệ số 3 vào HCl:
Al + 3HCl -> AlCl3 + 2H2
– Vế trái: Al (1), H (3), Cl (3)
– Vế phải: Al (1), Cl (3), H (4)

Số nguyên tử H ở hai vế vẫn chưa bằng nhau.
Bây giờ, ta cân bằng nguyên tử H. Số nguyên tử H ở vế trái là 3, ở vế phải là 4. Bội chung nhỏ nhất của 3 và 4 là 12.
Ta cần có 6 nguyên tử H ở mỗi bên (nhân 3 với 2 và 4 với 1.5, hoặc ngược lại).
Tuy nhiên, hệ số trong phương trình hóa học phải là số nguyên.
Ta nhìn vào AlCl3 và H2. Số Cl là 3, số H là 2.
Để cân bằng nguyên tử H, ta thêm hệ số 3 vào H2 ở vế phải:
Al + HCl -> AlCl3 + 3H2
– Vế trái: Al (1), H (1), Cl (1)
– Vế phải: Al (1), Cl (3), H (6)

Để cân bằng nguyên tử Cl, ta thêm hệ số 3 vào HCl ở vế trái:
Al + 3HCl -> AlCl3 + 3H2
– Vế trái: Al (1), H (3), Cl (3)
– Vế phải: Al (1), Cl (3), H (6)

Số nguyên tử H ở vế trái là 3, ở vế phải là 6. Chưa cân bằng.
Số nguyên tử Al ở hai vế là 1.

Bây giờ ta nhìn vào H2 và AlCl3. Số nguyên tử H trong H2 là 2, số nguyên tử Cl trong AlCl3 là 3.
Để cân bằng H, ta thêm hệ số 3 vào H2: Al + HCl -> AlCl3 + 3H2 (vế phải có 6 H).
Để cân bằng Cl, ta thêm hệ số 2 vào AlCl3: Al + HCl -> 2AlCl3 + 3H2 (vế phải có 6 Cl).
Bây giờ, cân bằng Al ở vế phải: cần 2 Al.
2Al + HCl -> 2AlCl3 + 3H2
Số nguyên tử Cl ở vế phải là 2 * 3 = 6.
Để có 6 nguyên tử Cl ở vế trái, ta thêm hệ số 6 vào HCl.
2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2
Kiểm tra lại:
– Vế trái: Al (2), H (6), Cl (6)
– Vế phải: Al (2), Cl (6), H (6)
Phương trình đã cân bằng.

Vậy phương trình hoá học là:
2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2

Bước 3: Tính số mol nhôm (Al)

Đề bài cho khối lượng của nhôm là 10,8 gam.
Chúng ta cần biết khối lượng mol của nhôm để tính số mol. Khối lượng mol của nhôm (M_Al) là 27 gam/mol.

Công thức tính số mol:
n = m / M

Trong đó:
n là số mol (đơn vị: mol)
m là khối lượng (đơn vị: gam)
M là khối lượng mol (đơn vị: gam/mol)

Áp dụng công thức:
n_Al = 10,8 gam / 27 gam/mol
n_Al = 0,4 mol

Bước 4: Tính thể tích khí H2 (đktc)

Dựa vào phương trình hóa học đã cân bằng:
2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2

Ta thấy tỉ lệ mol giữa Al và H2 là 2 : 3.
Điều này có nghĩa là cứ 2 mol Al phản ứng sẽ tạo ra 3 mol H2.

Nếu có 0,4 mol Al phản ứng, thì số mol H2 tạo thành là:
n_H2 = (n_Al * 3) / 2
n_H2 = (0,4 mol * 3) / 2
n_H2 = 1,2 mol / 2
n_H2 = 0,6 mol

Đề bài yêu cầu tính thể tích khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc).
Ở điều kiện tiêu chuẩn (0°C, 1 atm), 1 mol khí chiếm thể tích 22,4 lít.

Công thức tính thể tích khí ở đktc:
V = n * 22,4

Trong đó:
V là thể tích khí (đơn vị: lít)
n là số mol khí (đơn vị: mol)

Áp dụng công thức:
V_H2 = n_H2 * 22,4
V_H2 = 0,6 mol * 22,4 lít/mol
V_H2 = 13,44 lít

Trả lời:

A. Phương trình hoá học của phản ứng là:
2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2

B. Thể tích khí H2 thu được ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc) là 13,44 lít.

Cô giáo hy vọng các em đã hiểu rõ cách giải bài tập này. Hãy nhớ ôn tập kỹ các bước và công thức liên quan nhé!