Chào các em học sinh yêu quý! Hôm nay, thầy sẽ cùng các em giải bài tập hóa học này một cách chi tiết và dễ hiểu nhất nhé, bám sát kiến thức Hóa học lớp 9 của chúng ta.

Chúng ta cùng phân tích đề bài và thực hiện từng bước một.

ĐỀ BÀI:

Cho 5,4g Al vào 100ml dd H2SO4 0,5M

a/ Tính thể tích khí sinh ra (đktc)

b/ Tính nồng độ mol các chất trong dd sau phản ứng. Biết rằng thể tích đ thay đổi không đáng kể

BÀI GIẢI:

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

Nhôm (Al) là kim loại hoạt động hóa học mạnh, sẽ phản ứng với dung dịch axit sunfuric (H₂SO₄) để tạo thành muối nhôm sunfat (Al₂(SO₄)₃) và khí hiđro (H₂).

\[ \text{2Al} + \text{3H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{3H}_2 \uparrow \]

Bước 2: Tính số mol các chất tham gia phản ứng ban đầu.

Chúng ta cần đổi khối lượng Al và thể tích dung dịch H₂SO₄ ra số mol.

Khối lượng mol của Al là \(M_{\text{Al}} = 27 \text{ g/mol}\).

Số mol của nhôm (Al) là:

\[ n_{\text{Al}} = \frac{m_{\text{Al}}}{M_{\text{Al}}} = \frac{5,4}{27} = 0,2 \text{ mol} \]

Thể tích dung dịch \(H_2SO_4\) cần được đổi ra lít:

\(100 \text{ ml} = 0,1 \text{ lít}\).

Nồng độ mol của dung dịch \(H_2SO_4\) là \(C_M = 0,5 \text{ M}\).

Số mol của axit sunfuric (\(H_2SO_4\)) là:

\[ n_{H_2SO_4} = C_M \times V_{\text{dd}} = 0,5 \times 0,1 = 0,05 \text{ mol} \]

Bước 3: Xác định chất phản ứng hết và chất còn dư.

Đây là bước rất quan trọng để tính toán theo chất hết. Chúng ta sẽ so sánh tỉ lệ số mol ban đầu với tỉ lệ mol theo phương trình.

Theo phương trình hóa học, cứ 2 mol Al phản ứng với 3 mol \(H_2SO_4\).

Tức là tỉ lệ mol phản ứng là \( \frac{n_{\text{Al}}}{2} = \frac{n_{\text{H}_2\text{SO}_4}}{3} \).

Tỉ lệ mol thực tế ban đầu chúng ta có là:

Đối với Al: \( \frac{n_{\text{Al (ban đầu)}}}{2} = \frac{0,2}{2} = 0,1 \)

Đối với \(H_2SO_4\): \( \frac{n_{\text{H}_2\text{SO}_4 \text{ (ban đầu)}}}{3} = \frac{0,05}{3} \approx 0,0167 \)

Vì \(0,0167 < 0,1\) (hay \( \frac{n_{\text{H}_2\text{SO}_4}}{3} < \frac{n_{\text{Al}}}{2} \)), điều này cho thấy số mol \(H_2SO_4\) ít hơn so với tỉ lệ phản ứng với lượng Al có sẵn. Do đó, \(H_2SO_4\) sẽ phản ứng hết và Al sẽ còn dư sau phản ứng.
Chúng ta sẽ thực hiện mọi tính toán theo số mol của \(H_2SO_4\) vì nó là chất phản ứng hết.

a/ Tính thể tích khí sinh ra (đktc)

Dựa vào phương trình hóa học và số mol \(H_2SO_4\) đã phản ứng hết (0,05 mol):

\[ \text{2Al} + \text{3H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{3H}_2 \]

Theo phương trình, cứ 3 mol \(H_2SO_4\) phản ứng sẽ tạo ra 3 mol \(H_2\).

Vậy, 0,05 mol \(H_2SO_4\) phản ứng sẽ tạo ra số mol \(H_2\) là:

\[ n_{H_2} = \frac{0,05 \text{ mol H}_2\text{SO}_4 \times 3 \text{ mol H}_2}{3 \text{ mol H}_2\text{SO}_4} = 0,05 \text{ mol} \]

Thể tích khí \(H_2\) ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc) là (1 mol khí ở đktc có thể tích là 22,4 lít):

\[ V_{H_2 \text{ (đktc)}} = n_{H_2} \times 22,4 = 0,05 \times 22,4 = 1,12 \text{ lít} \]

Vậy, thể tích khí \(H_2\) sinh ra ở đktc là 1,12 lít.

b/ Tính nồng độ mol các chất trong dung dịch sau phản ứng.

Sau phản ứng, dung dịch sẽ chứa chất tan mới là \(Al_2(SO_4)_3\) và có thể có chất phản ứng ban đầu còn dư hòa tan trong dung dịch (ở đây là không có vì Al là chất rắn và \(H_2SO_4\) đã hết). Kim loại Al còn dư là chất rắn, không tính nồng độ mol.

Tính số mol \(Al_2(SO_4)_3\) tạo thành:

Dựa vào phương trình và số mol \(H_2SO_4\) phản ứng (0,05 mol):

\[ \text{2Al} + \text{3H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 + \text{3H}_2 \]

Theo phương trình, cứ 3 mol \(H_2SO_4\) phản ứng sẽ tạo ra 1 mol \(Al_2(SO_4)_3\).

Vậy, 0,05 mol \(H_2SO_4\) phản ứng sẽ tạo ra số mol \(Al_2(SO_4)_3\) là:

\[ n_{Al_2(SO_4)_3} = \frac{0,05 \text{ mol H}_2\text{SO}_4 \times 1 \text{ mol Al}_2(\text{SO}_4)_3}{3 \text{ mol H}_2\text{SO}_4} = \frac{0,05}{3} \approx 0,0167 \text{ mol} \]

Tính số mol Al còn dư:

Theo phương trình, 3 mol \(H_2SO_4\) phản ứng với 2 mol Al.

Vậy, 0,05 mol \(H_2SO_4\) phản ứng sẽ tiêu tốn số mol Al là:

\[ n_{\text{Al (phản ứng)}} = \frac{0,05 \text{ mol H}_2\text{SO}_4 \times 2 \text{ mol Al}}{3 \text{ mol H}_2\text{SO}_4} = \frac{0,1}{3} \approx 0,0333 \text{ mol} \]

Số mol Al ban đầu là 0,2 mol.

Số mol Al còn dư là:

\[ n_{\text{Al (dư)}} = n_{\text{Al (ban đầu)}} – n_{\text{Al (phản ứng)}} = 0,2 – \frac{0,1}{3} = \frac{0,6 – 0,1}{3} = \frac{0,5}{3} \approx 0,1667 \text{ mol} \]

Lưu ý: Kim loại Al còn dư là chất rắn, không nằm trong dung dịch sau phản ứng nên chúng ta không tính nồng độ mol của nó. Chất tan trong dung dịch chỉ có \(Al_2(SO_4)_3\).

Tính nồng độ mol của \(Al_2(SO_4)_3\) trong dung dịch sau phản ứng:

Theo đề bài, thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể, nên thể tích dung dịch sau phản ứng vẫn là thể tích dung dịch \(H_2SO_4\) ban đầu.

\(V_{\text{dd sau PƯ}} = 0,1 \text{ lít}\).

Nồng độ mol của \(Al_2(SO_4)_3\) là:

\[ C_{M_{\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3}} = \frac{n_{\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3}}{V_{\text{dd sau PƯ}}} = \frac{0,05/3}{0,1} = \frac{0,05}{0,3} \approx 0,1667 \text{ M} \]

Vậy, nồng độ mol của các chất trong dung dịch sau phản ứng là:

– Nồng độ mol của \(Al_2(SO_4)_3\) là xấp xỉ \(0,1667 \text{ M}\).

– \(H_2SO_4\) đã phản ứng hết nên không còn trong dung dịch.

– Al còn dư là chất rắn, không phải chất tan trong dung dịch.

Thầy hy vọng bài giải này đã giúp các em hiểu rõ hơn về cách làm bài tập dạng này nhé! Nếu có thắc mắc gì, cứ hỏi thầy!