Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một bài tập hóa học rất thú vị liên quan đến phản ứng của kim loại kiềm với nước. Các em hãy mở sách giáo khoa Hóa học lớp 9 trang 42, bài tập số 3 để cùng thầy giải bài này nhé.

Đề bài cho chúng ta: Cho 4,6g Natri (Na) tác dụng hoàn toàn với 35,6g nước (H₂O). Hãy tính nồng độ phần trăm (C%) của dung dịch tạo thành.

Để giải bài tập này, chúng ta sẽ đi qua các bước sau:

Bước 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng.

Kim loại Natri (Na) là một kim loại kiềm rất hoạt động, nó sẽ phản ứng mạnh với nước. Sản phẩm của phản ứng này là Natri hiđroxit (NaOH) và khí hiđro (H₂).

Phương trình hóa học của phản ứng là:
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Bước 2: Đổi các đơn vị đo lường về cùng một loại đơn vị (mol).

Để làm việc với phương trình hóa học, chúng ta cần biết số mol của các chất tham gia phản ứng.

Trước hết, ta cần tính số mol của Natri (Na). Khối lượng mol của Natri là 23 g/mol.
Số mol của Na là:
\[ n_{Na} = \frac{m_{Na}}{M_{Na}} = \frac{4,6 \text{ g}}{23 \text{ g/mol}} = 0,2 \text{ mol} \]

Tiếp theo, ta cần tính số mol của nước (H₂O). Khối lượng mol của nước là 18 g/mol.
Số mol của H₂O là:
\[ n_{H_2O} = \frac{m_{H_2O}}{M_{H_2O}} = \frac{35,6 \text{ g}}{18 \text{ g/mol}} \approx 1,978 \text{ mol} \]
(Các em lưu ý làm tròn đến 3 chữ số thập phân cho chính xác nhé).

Bước 3: Xác định chất phản ứng hết, chất còn dư dựa vào tỉ lệ mol trong phương trình hóa học.

Dựa vào phương trình hóa học: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
Tỉ lệ mol giữa Na và H₂O là 2:2, hay 1:1.

Ta có 0,2 mol Na. Theo tỉ lệ phương trình, nếu Na phản ứng hết thì cần:
Số mol H₂O cần là: \( 0,2 \text{ mol Na} \times \frac{2 \text{ mol } H_2O}{2 \text{ mol Na}} = 0,2 \text{ mol } H_2O \)

So sánh lượng nước có sẵn với lượng nước cần:
Ta có 1,978 mol H₂O, mà chỉ cần 0,2 mol H₂O để phản ứng hết với 0,2 mol Na.
Vì 1,978 mol > 0,2 mol, nên nước (H₂O) còn dư, còn Natri (Na) sẽ phản ứng hết.

Bước 4: Tính số mol các chất sản phẩm tạo thành dựa trên chất hết.

Vì Na phản ứng hết, chúng ta sẽ dựa vào số mol của Na để tính số mol NaOH tạo thành.
Theo phương trình: 2 mol Na tạo ra 2 mol NaOH.
Vậy, 0,2 mol Na sẽ tạo ra:
Số mol NaOH là: \( n_{NaOH} = 0,2 \text{ mol Na} \times \frac{2 \text{ mol } NaOH}{2 \text{ mol Na}} = 0,2 \text{ mol} \)

Chúng ta cũng có thể tính số mol khí Hidro (H₂) tạo thành:
Theo phương trình: 2 mol Na tạo ra 1 mol H₂.
Vậy, 0,2 mol Na sẽ tạo ra:
Số mol H₂ là: \( n_{H_2} = 0,2 \text{ mol Na} \times \frac{1 \text{ mol } H_2}{2 \text{ mol Na}} = 0,1 \text{ mol} \)

Bước 5: Tính khối lượng của dung dịch sau phản ứng.

Khối lượng dung dịch sau phản ứng bằng tổng khối lượng các chất ban đầu trừ đi khối lượng của chất khí thoát ra (nếu có). Trong trường hợp này, khí H₂ thoát ra.

Khối lượng của khí H₂ là:
\[ m_{H_2} = n_{H_2} \times M_{H_2} = 0,1 \text{ mol} \times 2 \text{ g/mol} = 0,2 \text{ g} \]

Khối lượng dung dịch sau phản ứng là:
\[ m_{\text{dung dịch}} = m_{Na} + m_{H_2O} – m_{H_2} = 4,6 \text{ g} + 35,6 \text{ g} – 0,2 \text{ g} = 40 \text{ g} \]

Bước 6: Tính nồng độ phần trăm (C%) của dung dịch tạo thành.

Nồng độ phần trăm của dung dịch được tính theo công thức:
\[ C\% = \frac{m_{\text{chất tan}}}{m_{\text{dung dịch}}} \times 100\% \]

Ở đây, chất tan là NaOH. Chúng ta cần tính khối lượng của NaOH.
Khối lượng mol của NaOH là 23 (Na) + 16 (O) + 1 (H) = 40 g/mol.
Khối lượng của NaOH là:
\[ m_{NaOH} = n_{NaOH} \times M_{NaOH} = 0,2 \text{ mol} \times 40 \text{ g/mol} = 8 \text{ g} \]

Bây giờ, chúng ta thay các giá trị vào công thức tính C%:
\[ C\%_{NaOH} = \frac{m_{NaOH}}{m_{\text{dung dịch}}} \times 100\% = \frac{8 \text{ g}}{40 \text{ g}} \times 100\% \]
\[ C\%_{NaOH} = 0,2 \times 100\% = 20\% \]

Vậy, nồng độ phần trăm của dung dịch Natri hiđroxit (NaOH) tạo thành là 20%.

Các em thấy đấy, chỉ cần nắm vững các bước và áp dụng đúng công thức, chúng ta có thể giải quyết bài tập này một cách dễ dàng. Hãy ôn tập thật kỹ nhé!