Đề bài cho chúng ta như sau:
Cho 200g dung dịch Ba(OH)2 17,1% tác dụng với 500g dung dịch hỗn hợp (NH4)2SO4 1,32% và CuSO4 2%. Sau khi phản ứng kết thúc tất cả các phản ứng ta thu được khí A, kết tủa B và dung dịch C.
a) Tính thể tích khí A.
b) Lấy kết tủa B rửa sạch và nung ở nhiệt độ cao, khối lượng không đổi thì thu được bao nhiêu gam chất rắn?
c) Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch C.

Bây giờ, chúng ta sẽ cùng nhau phân tích từng phần của bài toán.

Phần 1: Tóm tắt và tính toán lượng chất ban đầu

Trước hết, chúng ta cần tính khối lượng của từng chất tan có trong các dung dịch ban đầu.

1. Khối lượng Ba(OH)2 trong dung dịch:
Khối lượng dung dịch Ba(OH)2 là 200g, nồng độ 17,1%.
Khối lượng Ba(OH)2 = Khối lượng dung dịch * Nồng độ % / 100%
Khối lượng Ba(OH)2 = \(200 \times \frac{17,1}{100}\) = 34,2g

2. Khối lượng (NH4)2SO4 trong dung dịch hỗn hợp:
Khối lượng dung dịch hỗn hợp là 500g, nồng độ (NH4)2SO4 là 1,32%.
Khối lượng (NH4)2SO4 = Khối lượng dung dịch * Nồng độ % / 100%
Khối lượng (NH4)2SO4 = \(500 \times \frac{1,32}{100}\) = 6,6g

3. Khối lượng CuSO4 trong dung dịch hỗn hợp:
Khối lượng dung dịch hỗn hợp là 500g, nồng độ CuSO4 là 2%.
Khối lượng CuSO4 = Khối lượng dung dịch * Nồng độ % / 100%
Khối lượng CuSO4 = \(500 \times \frac{2}{100}\) = 10g

Bây giờ, chúng ta sẽ đi vào các phương trình hóa học xảy ra.

Phần 2: Viết phương trình hóa học và xác định sản phẩm

Khi cho dung dịch Ba(OH)2 tác dụng với dung dịch hỗn hợp chứa (NH4)2SO4 và CuSO4, sẽ có hai phản ứng chính xảy ra:

Phản ứng 1: Phản ứng giữa Ba(OH)2 và (NH4)2SO4
Đây là phản ứng trao đổi ion giữa một bazơ mạnh và một muối amoni. Phản ứng này tạo ra khí amoniac (NH3), nước và muối bary sulfat.
Phương trình hóa học:
\[ \text{Ba(OH)}_2 + \text{(NH}_4)_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{NH}_3 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O} \]

Phản ứng 2: Phản ứng giữa Ba(OH)2 và CuSO4
Đây là phản ứng trao đổi ion giữa một bazơ mạnh và một muối, tạo ra kết tủa đồng(II) hiđroxit và muối bary sulfat.
Phương trình hóa học:
\[ \text{Ba(OH)}_2 + \text{CuSO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + \text{Cu(OH)}_2 \downarrow \]

Lưu ý rằng, cả hai phản ứng đều tạo ra kết tủa BaSO4. Khí A chính là NH3, kết tủa B là hỗn hợp BaSO4 và Cu(OH)2. Dung dịch C là dung dịch sau phản ứng.

Phần 3: Tính toán lượng chất tham gia và sản phẩm

Để giải quyết các yêu cầu của đề bài, chúng ta cần tính số mol của các chất tham gia phản ứng.

1. Tính số mol các chất:
Khối lượng mol của Ba(OH)2 là: 137 + 2*(16+1) = 171 g/mol
Số mol Ba(OH)2 = Khối lượng / Khối lượng mol = \( \frac{34,2}{171} \) = 0,2 mol

Khối lượng mol của (NH4)2SO4 là: 2*(14+4*1) + 32 + 4*16 = 132 g/mol
Số mol (NH4)2SO4 = Khối lượng / Khối lượng mol = \( \frac{6,6}{132} \) = 0,05 mol

Khối lượng mol của CuSO4 là: 64 + 32 + 4*16 = 160 g/mol
Số mol CuSO4 = Khối lượng / Khối lượng mol = \( \frac{10}{160} \) = 0,0625 mol

2. Xét phản ứng 1: Ba(OH)2 + (NH4)2SO4
Ta có tỉ lệ mol: 1 mol Ba(OH)2 : 1 mol (NH4)2SO4
Số mol Ba(OH)2 ban đầu là 0,2 mol.
Số mol (NH4)2SO4 ban đầu là 0,05 mol.

Vì số mol (NH4)2SO4 nhỏ hơn nên (NH4)2SO4 sẽ hết trước.
Theo phương trình, 0,05 mol (NH4)2SO4 sẽ phản ứng với 0,05 mol Ba(OH)2.

3. Xét phản ứng 2: Ba(OH)2 + CuSO4
Số mol Ba(OH)2 còn lại sau phản ứng 1 là: 0,2 mol – 0,05 mol = 0,15 mol.
Số mol CuSO4 là 0,0625 mol.

Ta có tỉ lệ mol: 1 mol Ba(OH)2 : 1 mol CuSO4
Số mol Ba(OH)2 còn lại là 0,15 mol.
Số mol CuSO4 là 0,0625 mol.

Vì số mol CuSO4 nhỏ hơn nên CuSO4 sẽ hết trước.
Theo phương trình, 0,0625 mol CuSO4 sẽ phản ứng với 0,0625 mol Ba(OH)2.

a) Tính thể tích khí A.

Khí A là NH3. Khí NH3 sinh ra từ phản ứng 1.
Theo phương trình phản ứng 1:
\[ \text{Ba(OH)}_2 + \text{(NH}_4)_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 \downarrow + 2\text{NH}_3 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O} \]
Cứ 1 mol (NH4)2SO4 phản ứng sinh ra 2 mol NH3.
Số mol (NH4)2SO4 đã phản ứng là 0,05 mol.
Vậy, số mol NH3 sinh ra là: \( 0,05 \times 2 \) = 0,1 mol.

Để tính thể tích khí A (NH3), ta sử dụng công thức ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc):
Thể tích khí = Số mol * 22,4 (lít/mol)
Thể tích khí A = \( 0,1 \times 22,4 \) = 2,24 lít.

b) Lấy kết tủa B rửa sạch và nung ở nhiệt độ cao, khối lượng không đổi thì thu được bao nhiêu gam chất rắn?

Kết tủa B gồm BaSO4 và Cu(OH)2.
Khi nung kết tủa Cu(OH)2 ở nhiệt độ cao, nó sẽ phân hủy thành CuO và nước.
Phương trình phân hủy Cu(OH)2:
\[ \text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{t^o} \text{CuO} + \text{H}_2\text{O} \]
Kết tủa BaSO4 là một chất rất bền, khi nung nóng ở nhiệt độ cao thì khối lượng không đổi.
Vậy, chất rắn thu được sau khi nung chính là BaSO4 và CuO.

Trước hết, chúng ta cần tính khối lượng của BaSO4 và Cu(OH)2 tạo thành.

1. Tính lượng BaSO4 tạo thành:
Theo phản ứng 1: 1 mol (NH4)2SO4 tạo ra 1 mol BaSO4.
0,05 mol (NH4)2SO4 tạo ra 0,05 mol BaSO4.

Theo phản ứng 2: 1 mol CuSO4 tạo ra 1 mol BaSO4.
0,0625 mol CuSO4 tạo ra 0,0625 mol BaSO4.

Tổng số mol BaSO4 tạo thành = Số mol BaSO4 (từ phản ứng 1) + Số mol BaSO4 (từ phản ứng 2)
Tổng số mol BaSO4 = 0,05 mol + 0,0625 mol = 0,1125 mol.

Khối lượng mol của BaSO4 là: 137 + 32 + 4*16 = 233 g/mol.
Khối lượng BaSO4 = Số mol * Khối lượng mol = \( 0,1125 \times 233 \) = 26,2125g.

2. Tính lượng Cu(OH)2 tạo thành:
Theo phản ứng 2: 1 mol CuSO4 tạo ra 1 mol Cu(OH)2.
0,0625 mol CuSO4 tạo ra 0,0625 mol Cu(OH)2.

Khối lượng mol của Cu(OH)2 là: 64 + 2*(16+1) = 98 g/mol.
Khối lượng Cu(OH)2 = Số mol * Khối lượng mol = \( 0,0625 \times 98 \) = 6,125g.

3. Tính khối lượng chất rắn sau khi nung:
Chất rắn thu được là BaSO4 và CuO.
Khối lượng BaSO4 không đổi = 26,2125g.

Từ phương trình phân hủy Cu(OH)2:
\[ \text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{t^o} \text{CuO} + \text{H}_2\text{O} \]
Cứ 1 mol Cu(OH)2 phân hủy tạo ra 1 mol CuO.
0,0625 mol Cu(OH)2 phân hủy tạo ra 0,0625 mol CuO.

Khối lượng mol của CuO là: 64 + 16 = 80 g/mol.
Khối lượng CuO = Số mol * Khối lượng mol = \( 0,0625 \times 80 \) = 5g.

Tổng khối lượng chất rắn thu được = Khối lượng BaSO4 + Khối lượng CuO
Tổng khối lượng chất rắn = 26,2125g + 5g = 31,2125g.

c) Tính nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch C.

Dung dịch C là dung dịch sau khi phản ứng. Chúng ta cần xác định các chất còn lại trong dung dịch và khối lượng của chúng, cũng như khối lượng dung dịch C.

1. Xác định các chất còn lại trong dung dịch:
Ban đầu có Ba(OH)2, (NH4)2SO4, CuSO4.
Phản ứng 1: Ba(OH)2 + (NH4)2SO4 -> BaSO4 + 2NH3 + 2H2O
(NH4)2SO4 hết, Ba(OH)2 dư.
Lượng Ba(OH)2 đã phản ứng: 0,05 mol.
Lượng Ba(OH)2 còn lại: 0,2 mol – 0,05 mol = 0,15 mol.

Phản ứng 2: Ba(OH)2 + CuSO4 -> BaSO4 + Cu(OH)2
CuSO4 hết, Ba(OH)2 còn lại tiếp tục phản ứng.
Lượng Ba(OH)2 đã phản ứng: 0,0625 mol.
Lượng Ba(OH)2 còn lại sau phản ứng 2: 0,15 mol – 0,0625 mol = 0,0875 mol.

Các chất tan ban đầu là Ba(OH)2, (NH4)2SO4, CuSO4.
Các chất bị loại khỏi dung dịch dưới dạng kết tủa là BaSO4 và Cu(OH)2.
Các chất sinh ra trong dung dịch là H2O.

Các chất còn lại trong dung dịch C là:
– Ba(OH)2 dư.
– Các ion còn lại từ Ba(OH)2 (Ba^2+, OH^-) và các ion còn lại từ (NH4)2SO4 (NH4^+, SO4^2-) và CuSO4 (Cu^2+, SO4^2-) mà chưa tham gia kết tủa.
Tuy nhiên, khi xét dung dịch C, chúng ta chỉ quan tâm đến các chất tan.
Chất tan còn lại trong dung dịch C chính là Ba(OH)2 dư.
Vì Ba(OH)2 là bazơ, và nó còn dư nên dung dịch C sẽ có tính bazơ.
Các ion còn lại trong dung dịch C sau khi kết tủa là: Ba^2+ và OH^- từ Ba(OH)2 dư.

2. Tính khối lượng Ba(OH)2 còn lại trong dung dịch:
Số mol Ba(OH)2 còn lại là 0,0875 mol.
Khối lượng Ba(OH)2 còn lại = Số mol * Khối lượng mol = \( 0,0875 \times 171 \) = 14,9625g.

3. Tính khối lượng dung dịch C:
Khối lượng dung dịch C = Khối lượng dung dịch ban đầu – Khối lượng kết tủa + Khối lượng nước thêm vào (nếu có, ở đây không có).
Khối lượng dung dịch ban đầu = Khối lượng dung dịch Ba(OH)2 + Khối lượng dung dịch hỗn hợp
Khối lượng dung dịch ban đầu = 200g + 500g = 700g.

Khối lượng kết tủa B = Khối lượng BaSO4 + Khối lượng Cu(OH)2
Khối lượng kết tủa B = 26,2125g + 6,125g = 32,3375g.

Khối lượng dung dịch C = 700g – 32,3375g = 667,6625g.

4. Tính nồng độ phần trăm của Ba(OH)2 trong dung dịch C:
Nồng độ % Ba(OH)2 = (Khối lượng Ba(OH)2 còn lại / Khối lượng dung dịch C) * 100%
Nồng độ % Ba(OH)2 = \( \frac{14,9625}{667,6625} \times 100\% \) ≈ 2,24%

Kiểm tra lại các phản ứng và các ion:
Ta có thể xem xét các ion để hiểu rõ hơn về dung dịch C.

Ban đầu:
Ion Ba^2+: 0,2 mol
Ion OH^-: 0,4 mol
Ion NH4^+: 0,1 mol
Ion SO4^2-: 0,05 mol
Ion Cu^2+: 0,0625 mol
Ion SO4^2- (từ CuSO4): 0,0625 mol.
Tổng ion SO4^2-: 0,05 + 0,0625 = 0,1125 mol.

Phản ứng 1: Ba(OH)2 + (NH4)2SO4 -> BaSO4 + 2NH3 + 2H2O
Ba^2+ + 2OH^- + 2NH4^+ + SO4^2- -> BaSO4 + 2NH3 + 2H2O
0,05 mol Ba(OH)2 phản ứng với 0,05 mol (NH4)2SO4.
Ion Ba^2+ phản ứng: 0,05 mol
Ion OH^- phản ứng: 0,1 mol
Ion NH4^+ phản ứng: 0,1 mol
Ion SO4^2- phản ứng: 0,05 mol.

Sau phản ứng 1:
Ion Ba^2+ còn lại: 0,2 – 0,05 = 0,15 mol
Ion OH^- còn lại: 0,4 – 0,1 = 0,3 mol
Ion NH4^+ còn lại: 0,1 – 0,1 = 0 mol
Ion SO4^2- còn lại: 0,1125 – 0,05 = 0,0625 mol.

Phản ứng 2: Ba(OH)2 + CuSO4 -> BaSO4 + Cu(OH)2
Ba^2+ + 2OH^- + Cu^2+ + SO4^2- -> BaSO4 + Cu(OH)2
Số mol Ba^2+ còn lại là 0,15 mol. Số mol OH^- còn lại là 0,3 mol. Số mol Cu^2+ là 0,0625 mol. Số mol SO4^2- là 0,0625 mol.
Theo tỉ lệ: 1 Ba^2+ : 2 OH^- : 1 Cu^2+ : 1 SO4^2-
CuSO4 sẽ hết (0,0625 mol).
Suy ra:
Ion Ba^2+ phản ứng: 0,0625 mol.
Ion OH^- phản ứng: 0,0625 * 2 = 0,125 mol.
Ion SO4^2- phản ứng: 0,0625 mol.

Sau phản ứng 2 (tổng hợp các phản ứng):
Ion Ba^2+ còn lại: 0,15 – 0,0625 = 0,0875 mol.
Ion OH^- còn lại: 0,3 – 0,125 = 0,175 mol.
Ion SO4^2- còn lại: 0,0625 – 0,0625 = 0 mol.
Ion Cu^2+ còn lại: 0,0625 – 0,0625 = 0 mol.

Trong dung dịch C có các ion: Ba^2+ (0,0875 mol) và OH^- (0,175 mol).
Ta thấy tỉ lệ mol OH^- / Ba^2+ = 0,175 / 0,0875 = 2.
Điều này có nghĩa là Ba(OH)2 còn dư trong dung dịch.
Số mol Ba(OH)2 còn lại = số mol Ba^2+ = 0,0875 mol.
Khối lượng Ba(OH)2 còn lại là \( 0,0875 \times 171 \) = 14,9625g.
Điều này trùng khớp với kết quả tính toán ở trên.

Tóm tắt kết quả:
a) Thể tích khí A (NH3) là 2,24 lít.
b) Khối lượng chất rắn thu được sau khi nung kết tủa B là 31,2125 gam.
c) Nồng độ phần trăm của Ba(OH)2 trong dung dịch C là khoảng 2,24%.

Hy vọng với cách giải chi tiết từng bước như vậy, các em đã nắm vững bài toán này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!