Chào các em học sinh thân mến!
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập khá hay về phản ứng của oxit bazơ với axit. Đây là dạng bài tập cơ bản nhưng rất quan trọng, đòi hỏi chúng ta phải nắm vững các công thức tính toán và vận dụng định luật bảo toàn khối lượng một cách linh hoạt. Nào, chúng ta cùng bắt tay vào giải quyết bài toán này nhé!

Phân tích đề bài:
Đề cho chúng ta một hỗn hợp gồm các oxit kim loại (MgO, Fe2O3, CuO) và tác dụng vừa đủ với dung dịch axit sunfuric (H2SO4). Yêu cầu là tính khối lượng muối tạo thành. Điều quan trọng nhất ở đây là cụm từ “tác dụng vừa đủ”, nó cho biết rằng cả axit và các oxit đều phản ứng hết.

Chúng ta sẽ giải bài này theo các bước sau đây:

Bước 1: Tính số mol của axit sunfuric (H2SO4) đã phản ứng.
Để tính được số mol H2SO4, chúng ta sử dụng công thức tính số mol dựa vào nồng độ mol và thể tích dung dịch.
Đầu tiên, đổi đơn vị thể tích từ mililít (ml) sang lít (l):
\[ V_{H_2SO_4} = 300 \text{ ml} = 0.3 \text{ lít} \]
Áp dụng công thức tính số mol:
\[ n = C_M \times V \]
Thay số vào:
\[ n_{H_2SO_4} = 2 \text{ M} \times 0.3 \text{ lít} \]
\[ n_{H_2SO_4} = 0.6 \text{ mol} \]
Vậy, có 0.6 mol axit sunfuric đã tham gia phản ứng.

Bước 2: Xác định mối liên hệ giữa số mol H2SO4 và số mol H2O tạo thành.
Khi các oxit bazơ (như MgO, Fe2O3, CuO) tác dụng với axit sunfuric (H2SO4), sản phẩm luôn là muối và nước.
Hãy viết các phương trình phản ứng minh họa:

1. MgO + H2SO4 \(\rightarrow\) MgSO4 + H2O
2. CuO + H2SO4 \(\rightarrow\) CuSO4 + H2O
3. Fe2O3 + 3H2SO4 \(\rightarrow\) Fe2(SO4)3 + 3H2O

Quan sát các phương trình trên, các em sẽ thấy một điều đặc biệt: dù là oxit nào, cứ 1 phân tử H2SO4 phản ứng sẽ tạo ra 1 phân tử H2O. (Ví dụ: Với Fe2O3, 3 phân tử H2SO4 tạo ra 3 phân tử H2O, tỉ lệ vẫn là 1:1 về số mol).

Vậy, tổng số mol nước tạo thành luôn bằng tổng số mol axit sunfuric đã phản ứng:
\[ n_{H_2O} = n_{H_2SO_4} \]
\[ n_{H_2O} = 0.6 \text{ mol} \]

Bước 3: Tính khối lượng nước (H2O) tạo thành.
Để tính khối lượng nước, chúng ta cần biết khối lượng mol của nước.
Khối lượng mol của nước là \(M_{H_2O} = 2 \times 1 \text{ (H)} + 16 \text{ (O)} = 18 \text{ g/mol}\).
Áp dụng công thức tính khối lượng:
\[ m = n \times M \]
Thay số vào:
\[ m_{H_2O} = 0.6 \text{ mol} \times 18 \text{ g/mol} \]
\[ m_{H_2O} = 10.8 \text{ gam} \]
Vậy, có 10.8 gam nước được tạo thành sau phản ứng.

Bước 4: Áp dụng Định luật Bảo toàn khối lượng để tính khối lượng muối.
Định luật Bảo toàn khối lượng phát biểu rằng: “Tổng khối lượng các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các chất sản phẩm”.
Trong trường hợp này, các chất tham gia phản ứng là hỗn hợp oxit và axit sunfuric. Các chất sản phẩm là muối và nước.
Vậy ta có phương trình theo Định luật Bảo toàn khối lượng:
\[ m_{\text{hỗn hợp oxit}} + m_{H_2SO_4} = m_{\text{muối}} + m_{H_2O} \]
Để áp dụng công thức này, chúng ta cần tính khối lượng của H2SO4 đã phản ứng.
Khối lượng mol của H2SO4 là \(M_{H_2SO_4} = 2 \times 1 \text{ (H)} + 32 \text{ (S)} + 4 \times 16 \text{ (O)} = 98 \text{ g/mol}\).
\[ m_{H_2SO_4} = n_{H_2SO_4} \times M_{H_2SO_4} \]
\[ m_{H_2SO_4} = 0.6 \text{ mol} \times 98 \text{ g/mol} \]
\[ m_{H_2SO_4} = 58.8 \text{ gam} \]

Bây giờ, chúng ta đã có đủ các dữ kiện để áp dụng Định luật Bảo toàn khối lượng:
\[ 32 \text{ gam} + 58.8 \text{ gam} = m_{\text{muối}} + 10.8 \text{ gam} \]
Từ đó, chúng ta tính được khối lượng muối:
\[ m_{\text{muối}} = 32 + 58.8 – 10.8 \]
\[ m_{\text{muối}} = 90.8 – 10.8 \]
\[ m_{\text{muối}} = 80 \text{ gam} \]

Kết luận:
Khối lượng muối thu được sau phản ứng là 80 gam.

Hy vọng với phần trình bày chi tiết này, các em đã hiểu rõ cách giải bài toán. Hãy nhớ rằng, việc phân tích đề bài kỹ lưỡng và nắm vững các định luật cơ bản sẽ giúp chúng ta giải quyết mọi bài tập hóa học một cách dễ dàng. Chúc các em học tốt!