Hỗ trợ: xuất hoá đơn GTGT 8%.
Móc khóa mica Tại Xưởng
2.100+ Đã đặt hàng

Móc Khóa Mica & Standee

In Anime, Logo Trường, Lớp Học
MUA 1 TẶNG 1 HÔM NAY
Free Thiết Kế Freeship từ 10c

Cho m gam Na vào 500 ml dung dịch HCl aM. Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được…

Cho m gam Na vào 500 ml dung dịch HCl aM. Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được…

Cho m gam Na vào 500 ml dung dịch HCl aM. Khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 14,56 lít khí H2 (đktc) và dung dịch A. Cho dung dịch A vào 400 ml dung dịch AlCl3 0,6M; phản ứng xong thu được 14,04 gam kết tủa và dung dịch B. a. Tính giá trị của m và a. b. Cho 1,568 lít CO2 (đktc) từ từ vào dung dịch B. Tính khối lượng kết tủa thu được (nếu có)
Hỏi bởi: nhannopro19
1 câu trả lời
▲ 7
Chào các em học sinh yêu quý của cô! Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một bài toán hóa học khá thú vị, đòi hỏi sự kết hợp kiến thức về nhiều phản ứng. Các em hãy chú ý lắng nghe và ghi chép cẩn thận nhé.

Trước tiên, chúng ta cùng tóm tắt lại đề bài một chút:

Cho m gam Na vào 500 ml dung dịch HCl aM.
Phản ứng hoàn toàn, thu được 14,56 lít khí H2 (đktc) và dung dịch A.
Cho dung dịch A vào 400 ml dung dịch AlCl3 0,6M.
Phản ứng xong, thu được 14,04 gam kết tủa và dung dịch B.

a. Tính giá trị của m và a.
b. Cho 1,568 lít CO2 (đktc) từ từ vào dung dịch B. Tính khối lượng kết tủa thu được (nếu có).

Bây giờ, chúng ta sẽ đi vào giải chi tiết từng phần.

Phần a: Tính giá trị của m và a.

Đầu tiên, chúng ta cần phân tích các phản ứng xảy ra.

Khi cho Na vào dung dịch HCl, Na sẽ phản ứng với nước trước, sau đó đến HCl (nếu còn). Tuy nhiên, đề bài cho biết thu được khí H2, điều này có nghĩa là cả Na và HCl đều đã phản ứng.

Phản ứng 1: Natri phản ứng với nước.
2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 (1)

Phản ứng 2: Natri hiđroxit (NaOH) tạo thành sẽ phản ứng với axit clohiđric (HCl).
NaOH + HCl -> NaCl + H2O (2)

Hoặc, nếu Na còn dư sau khi phản ứng với nước, nó có thể phản ứng trực tiếp với HCl:
2Na + 2HCl -> 2NaCl + H2 (3)

Tuy nhiên, phản ứng (3) thường được gộp chung vào quá trình phản ứng của Na với dung dịch có tính axit. Để đơn giản, chúng ta có thể xem xét Na phản ứng với nước để tạo NaOH, sau đó NaOH phản ứng với HCl.

Chúng ta có số mol khí H2 thu được:
\(n_{H_2} = \frac{V_{H_2}}{22,4} = \frac{14,56}{22,4} = 0,65 \text{ mol}\)

Theo phương trình (1), tỉ lệ mol giữa Na và H2 là 2:1.
Nếu toàn bộ H2 sinh ra từ phản ứng (1), thì \(n_{Na \text{ (trong } H_2O)} = 2 \times n_{H_2} = 2 \times 0,65 = 1,3 \text{ mol}\).
Khi đó, khối lượng Na là \(m = 1,3 \times 23 = 29,9 \text{ gam}\).
Và lượng NaOH tạo ra là \(n_{NaOH} = 2 \times n_{H_2} = 1,3 \text{ mol}\).

Lượng HCl ban đầu: \(n_{HCl} = C_M \times V = a \times 0,5 \text{ mol}\).

Nếu Na phản ứng hết với nước tạo ra 1,3 mol NaOH, thì lượng NaOH này sẽ phản ứng với HCl theo phương trình (2).
NaOH + HCl -> NaCl + H2O
1,3 mol 1,3 mol

Nếu \(n_{HCl} < 1,3\) mol, thì HCl sẽ phản ứng hết, còn NaOH dư. Nếu \(n_{HCl} = 1,3\) mol, thì cả NaOH và HCl đều hết. Nếu \(n_{HCl} > 1,3\) mol, thì NaOH hết, còn HCl dư.

Tuy nhiên, đề bài cho là “khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 14,56 lít khí H2”. Điều này ám chỉ rằng lượng H2 đã được tạo ra và nó là sản phẩm cuối cùng của phản ứng giữa Na và dung dịch HCl.

Xét trường hợp tổng quát:
Na phản ứng với nước tạo NaOH: 2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 (1)
NaOH phản ứng với HCl: NaOH + HCl -> NaCl + H2O (2)

Tổng mol H2 là 0,65 mol.
Theo (1), nếu Na phản ứng với nước thì tỉ lệ mol Na : H2 là 2:1.
Nếu Na chỉ phản ứng với nước, thì mol Na là \(2 \times 0,65 = 1,3\) mol.
Khối lượng Na là \(m = 1,3 \times 23 = 29,9\) gam.
Số mol NaOH tạo ra là \(1,3\) mol.

Số mol HCl ban đầu là \(n_{HCl} = a \times 0,5\).

Khi cho dung dịch A vào dung dịch AlCl3, ta thu được kết tủa. Dung dịch A chứa NaOH và có thể còn dư HCl hoặc Na dư (nhưng đề bài nói phản ứng hoàn toàn nên Na không còn dư).
Nếu NaOH phản ứng hết với HCl, dung dịch A chỉ còn NaCl. Cho NaCl vào AlCl3 không có phản ứng. Do đó, phải có NaOH trong dung dịch A.

Điều này có nghĩa là phản ứng giữa Na và dung dịch HCl không chỉ dừng lại ở việc tạo ra H2 từ Na + nước.
Na phản ứng với H2O: 2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2
Số mol H2 từ phản ứng này là \(n_{H_2}^{(1)}\).
Số mol Na tham gia phản ứng này là \(2n_{H_2}^{(1)}\).
Số mol NaOH tạo ra là \(2n_{H_2}^{(1)}\).

Sau đó, NaOH phản ứng với HCl: NaOH + HCl -> NaCl + H2O
Số mol HCl ban đầu là \(n_{HCl} = 0,5a\).

Ta có hai khả năng xảy ra:
1. Na dư, phản ứng với nước tạo NaOH, sau đó NaOH phản ứng với HCl, và Na còn dư cũng phản ứng với HCl.
2. Na phản ứng vừa đủ với nước và HCl, hoặc Na thiếu, chỉ phản ứng với nước và HCl.

Tuy nhiên, cách hiểu đơn giản và thường gặp nhất là Na phản ứng với nước trước, tạo ra NaOH, và nếu HCl còn dư, NaOH sẽ phản ứng với HCl. Nếu Na dư, nó sẽ phản ứng với nước tạo ra NaOH, và sau đó có thể NaOH này sẽ phản ứng với HCl. Hoặc Na dư cũng có thể phản ứng trực tiếp với HCl.

Chúng ta hãy xem xét phản ứng tổng thể của Na với dung dịch axit:
Na + H2O -> NaOH + 1/2 H2
NaOH + HCl -> NaCl + H2O

Hoặc:
2Na + 2HCl -> 2NaCl + H2

Nếu Na phản ứng theo kiểu 2Na + 2HCl -> 2NaCl + H2:
\(n_{Na} = 2 \times n_{H_2} = 2 \times 0,65 = 1,3 \text{ mol}\)
\(m = 1,3 \times 23 = 29,9 \text{ gam}\)
\(n_{HCl} = 1,3 \text{ mol}\)
\(a = \frac{n_{HCl}}{V} = \frac{1,3}{0,5} = 2,6 \text{ M}\)

Trong trường hợp này, dung dịch A chỉ chứa NaCl. Khi cho dung dịch A (NaCl) vào dung dịch AlCl3, sẽ không có kết tủa. Điều này mâu thuẫn với đề bài (thu được 14,04 gam kết tủa).

Do đó, phải có phản ứng tạo ra NaOH và HCl chưa phản ứng hết hoặc phản ứng vừa đủ.
Na + H2O -> NaOH + 1/2 H2 (1)
NaOH + HCl -> NaCl + H2O (2)

Gọi số mol Na là x.
Theo (1): \(n_{NaOH \text{ tạo ra}} = x\), \(n_{H_2 \text{ từ (1)}} = x/2\).
Số mol HCl ban đầu là \(n_{HCl} = 0,5a\).

Phản ứng giữa NaOH và HCl:
Trường hợp 1: NaOH phản ứng hết với HCl.
\(n_{NaOH} = n_{HCl}\)
\(x = 0,5a\)
Tổng số mol H2 là \(x/2 = 0,65 \Rightarrow x = 1,3 \text{ mol}\).
Nếu \(x = 1,3\), thì \(n_{NaOH} = 1,3\).
\(n_{HCl} = 0,5a\).
Nếu NaOH phản ứng hết với HCl, thì \(n_{NaOH} = n_{HCl}\), tức là \(1,3 = 0,5a \Rightarrow a = 2,6\) M.
Trong trường hợp này, dung dịch A chỉ chứa NaCl. Vẫn không có kết tủa khi cho vào AlCl3.

Trường hợp 2: HCl phản ứng hết với NaOH, và còn dư NaOH.
\(n_{HCl} < n_{NaOH}\) \(0,5a < x\) Số mol NaOH phản ứng là \(0,5a\). Số mol NaOH còn lại là \(x - 0,5a\). Tổng số mol H2 = 0,65 mol. Số mol H2 chỉ có thể sinh ra từ phản ứng của Na với nước. \(2Na + 2H2O \rightarrow 2NaOH + H2\) \(n_{Na} = m/23\) \(n_{NaOH} = n_{Na} = m/23\) \(n_{H2} = n_{Na}/2 = m/46\) Hoặc, \(n_{H2} = n_{NaOH}/2\). Ta có \(n_{H_2} = 0,65\) mol. \(n_{HCl} = 0,5a\) mol. Quan sát phản ứng tiếp theo: Dung dịch A cho vào AlCl3 thu được kết tủa. Kết tủa này chắc chắn là Al(OH)3. AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 (kết tủa) + 3NaCl
Hoặc, nếu NaOH dư nhiều, Al(OH)3 có thể tan lại:
Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]

\(n_{AlCl_3} = 0,6 \times 0,4 = 0,24 \text{ mol}\)
Khối lượng kết tủa = 14,04 gam.
\(n_{\text{kết tủa}} = \frac{14,04}{78} = 0,18 \text{ mol}\). (M = 27 + 16*3 + 1 = 78 g/mol cho Al(OH)3)

Khối lượng mol của Al(OH)3 là 27 + 3*(16+1) = 27 + 48 = 75 g/mol.
\(n_{\text{kết tủa}} = \frac{14,04}{75} = 0,1872 \text{ mol}\). (Sai, lại tính sai M)
M(Al(OH)3) = 27 + 3 * 17 = 27 + 51 = 78 g/mol.
\(n_{kết tủa} = \frac{14,04}{78} = 0,18 \text{ mol}\). Đúng rồi.

Vì thu được kết tủa, dung dịch A phải chứa NaOH.
Phản ứng tạo kết tủa: AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
Nếu \(n_{NaOH} \le 3 \times n_{AlCl_3}\) (tức là \(n_{NaOH} \le 0,72\)), thì kết tủa là Al(OH)3.
\(n_{Al(OH)_3} = n_{NaOH}\)

Nếu \(n_{NaOH} > 3 \times n_{AlCl_3}\) và \(n_{NaOH} \le 4 \times n_{AlCl_3}\) (tức là \(0,72 < n_{NaOH} \le 0,96\)), thì sẽ có một phần Al(OH)3 tan lại. Phản ứng 1: AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
Mol: 0,24 0,72 0,72
Phản ứng 2: Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]
Mol: x x

Tổng mol AlCl3 là 0,24 mol.
Mol Al(OH)3 ban đầu có thể tạo ra là 0,24 mol.

Ta có 14,04 gam kết tủa, tương ứng 0,18 mol.
So sánh với mol AlCl3 ban đầu là 0,24 mol.
Vì \(n_{kết tủa} < n_{AlCl_3}\), điều này có nghĩa là NaOH đã phản ứng với AlCl3, tạo ra Al(OH)3, nhưng lượng NaOH chưa đủ để kết tủa hết Al(OH)3 theo tỉ lệ 1:3. Hoặc, NaOH phản ứng vừa đủ với AlCl3 để tạo ra 0,18 mol kết tủa, và AlCl3 còn dư. Trường hợp 1: NaOH phản ứng với AlCl3, tạo ra 0,18 mol kết tủa. AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
Mol: x 3x x
Ở đây, mol kết tủa là \(n_{Al(OH)_3} = 0,18\) mol.
Nếu NaOH phản ứng hết và tạo ra 0,18 mol kết tủa, thì \(\text{mol NaOH} = 3 \times \text{mol Al(OH)3} = 3 \times 0,18 = 0,54 \text{ mol}\).
Và \(\text{mol AlCl3 đã phản ứng} = \text{mol Al(OH)3} = 0,18 \text{ mol}\).
AlCl3 ban đầu là 0,24 mol. Vậy AlCl3 còn dư: \(0,24 – 0,18 = 0,06\) mol.
Trong trường hợp này, dung dịch A chứa 0,54 mol NaOH.

Ta quay lại các phản ứng ở phần đầu:
Na + H2O -> NaOH + 1/2 H2 (1)
NaOH + HCl -> NaCl + H2O (2)

Tổng mol H2 = 0,65 mol.
Số mol NaOH trong dung dịch A là 0,54 mol.

Từ (1), \(n_{NaOH} = n_{Na} = m/23\).
Vậy \(m/23 = 0,54 \implies m = 0,54 \times 23 = 12,42 \text{ gam}\).

Số mol H2 từ phản ứng (1) là \(n_{H_2} = n_{Na}/2 = 0,54/2 = 0,27 \text{ mol}\).
Số mol H2 đề cho là 0,65 mol. Vậy còn dư \(0,65 – 0,27 = 0,38\) mol H2.
Lượng H2 dư này không thể sinh ra từ phản ứng giữa Na và dung dịch HCl theo kiểu Na + HCl.

Chúng ta cần xem xét lại cách Na phản ứng với dung dịch HCl.
Khi cho Na vào dung dịch HCl, nó phản ứng theo các bước sau:
1. Na phản ứng với nước: 2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2
2. NaOH tạo thành phản ứng với HCl: NaOH + HCl -> NaCl + H2O
3. Nếu Na còn dư và HCl còn dư, Na có thể phản ứng trực tiếp với HCl: 2Na + 2HCl -> 2NaCl + H2

Tổng mol H2 = 0,65 mol.
Số mol HCl ban đầu là \(n_{HCl} = 0,5a\).

Dung dịch A chứa NaOH. Số mol NaOH trong dung dịch A là 0,54 mol.
Số mol NaOH này được tạo ra từ phản ứng của Na với nước (phản ứng 1).
\(n_{NaOH \text{ tạo ra}} = n_{Na \text{ (phản ứng 1)}}\).
Giả sử toàn bộ Na ban đầu phản ứng theo cách tạo ra NaOH.
\(m \text{ gam Na} \Rightarrow n_{Na} = m/23 \text{ mol}\).

Các khả năng cho phản ứng của Na với dung dịch HCl:
A. Na dư, HCl hết.
B. HCl dư, Na hết.
C. Na và HCl vừa đủ.

Nếu Na phản ứng hết với dung dịch HCl:
Na + HCl -> NaCl + 1/2 H2 (Tổng quát, nếu HCl dư)
Hoặc 2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2
Và NaOH + HCl -> NaCl + H2O

Số mol NaOH có trong dung dịch A là 0,54 mol.
Lượng NaOH này được tạo ra từ phản ứng của Na với nước.
\(n_{NaOH} = n_{Na \text{ ban đầu}} = m/23\).
Nếu vậy, \(m/23 = 0,54 \Rightarrow m = 12,42 \text{ gam}\).
Khi đó, \(n_{Na} = 0,54\) mol.
Phản ứng 1: 2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2
Số mol H2 tạo ra từ phản ứng này là \(n_{Na}/2 = 0,54/2 = 0,27\) mol.
Tổng số mol H2 là 0,65 mol.
Số mol H2 còn lại là \(0,65 – 0,27 = 0,38\) mol.
Lượng H2 này phải sinh ra từ phản ứng của Na với HCl. Nhưng nếu Na đã hết thì không thể sinh ra H2.

Phải có sự hiểu nhầm về vai trò của dung dịch A.
Dung dịch A chứa các chất còn lại sau khi Na phản ứng với dung dịch HCl.
Na + HCl -> dung dịch A + H2

Phản ứng xảy ra:
1. Na + H2O -> NaOH + 1/2 H2
2. NaOH + HCl -> NaCl + H2O

Hoặc:
Na + HCl -> NaCl + 1/2 H2 (Nếu Na phản ứng trực tiếp với HCl)

Ta có \(n_{H_2} = 0,65\) mol.
\(n_{AlCl_3} = 0,24\) mol.
\(n_{kết tủa Al(OH)_3} = 0,18\) mol.

Phản ứng tạo kết tủa Al(OH)3:
AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
Mol: 0,24 n_NaOH 0,18

Để tạo ra 0,18 mol Al(OH)3, ta cần ít nhất \(3 \times 0,18 = 0,54\) mol NaOH.
Và AlCl3 còn dư là \(0,24 – 0,18 = 0,06\) mol.

Vậy dung dịch A chứa \(n_{NaOH} = 0,54\) mol.
Số mol NaOH này được tạo ra từ Na ban đầu.
Na + H2O -> NaOH + 1/2 H2
\(n_{Na \text{ ban đầu}} = n_{NaOH} = 0,54 \text{ mol}\).
\(m = 0,54 \times 23 = 12,42 \text{ gam}\).

Lượng H2 sinh ra từ phản ứng của 0,54 mol Na với nước là \(0,54/2 = 0,27\) mol.
Tổng mol H2 là 0,65 mol.
Số mol H2 còn lại là \(0,65 – 0,27 = 0,38\) mol.

Lượng H2 0,38 mol này phải sinh ra từ phản ứng của Na còn dư (nếu có) với HCl, hoặc là Na phản ứng trực tiếp với HCl.
Tuy nhiên, nếu \(n_{Na \text{ ban đầu}} = 0,54\) mol, thì toàn bộ Na đã chuyển thành NaOH. Không còn Na dư để phản ứng.

Vậy, phải hiểu là Na phản ứng với dung dịch HCl.
Trong dung dịch HCl có nước.
Na + H2O -> NaOH + 1/2 H2
Sau đó NaOH có thể phản ứng với HCl.

Nếu ta xét các quá trình riêng biệt:
Gọi \(n_{Na} = x\) mol.
\(n_{H_2} = 0,65\) mol.
\(n_{HCl} = 0,5a\) mol.

Phản ứng của Na với dung dịch HCl có thể dẫn đến các trường hợp sau:
1. Na + HCl -> NaCl + 1/2 H2
2. 2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2
NaOH + HCl -> NaCl + H2O

Xét trường hợp Na phản ứng vừa đủ hoặc dư HCl.
Nếu Na hết, H2 sinh ra từ Na phản ứng với H2O và HCl.
Hoặc, Na phản ứng với HCl tạo NaCl và H2.

Lượng NaOH trong dung dịch A là 0,54 mol.
Lượng NaOH này được tạo ra từ Na.
Trường hợp 1: Toàn bộ Na phản ứng với nước tạo NaOH.
\(n_{Na} = n_{NaOH} = 0,54\) mol.
\(m = 0,54 \times 23 = 12,42\) gam.
Số mol H2 từ phản ứng này là \(0,54/2 = 0,27\) mol.
Ta còn 0,38 mol H2. Lượng này không thể sinh ra từ Na nếu Na đã hết.

Trường hợp 2: Na phản ứng với HCl theo kiểu 2Na + 2HCl -> 2NaCl + H2.
\(n_{Na} = 2 \times n_{H_2} = 2 \times 0,65 = 1,3\) mol.
\(m = 1,3 \times 23 = 29,9\) gam.
\(n_{HCl} = 1,3\) mol.
\(a = 1,3 / 0,5 = 2,6\) M.
Dung dịch A chỉ có NaCl. Không có NaOH. Không có kết tủa. Sai.

Hãy quay lại với lượng NaOH = 0,54 mol.
Lượng NaOH này xuất hiện trong dung dịch A.
Điều này có nghĩa là Na đã phản ứng với nước tạo ra NaOH.
\(2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\) (1)
\(n_{NaOH} = 0,54\) mol.
Số mol Na tham gia phản ứng (1) là 0,54 mol.
Khối lượng Na là \(m = 0,54 \times 23 = 12,42\) gam.
Số mol H2 sinh ra từ phản ứng (1) là \(0,54/2 = 0,27\) mol.

Tổng mol H2 là 0,65 mol.
Số mol H2 còn lại là \(0,65 – 0,27 = 0,38\) mol.
Lượng H2 0,38 mol này phải sinh ra từ phản ứng của Na còn dư (nếu có) với HCl. Nhưng Na đã phản ứng hết để tạo ra 0,54 mol NaOH.

Có thể có 2 trường hợp với NaOH trong dung dịch A:
1. NaOH được tạo ra và còn dư sau khi phản ứng với HCl.
2. NaOH phản ứng hết với HCl, và có chất khác tạo ra kết tủa.

Ta có: \(n_{NaOH \text{ trong A}} = 0,54\) mol.
Phản ứng ban đầu: Na vào dung dịch HCl.
2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2 (1)
NaOH + HCl -> NaCl + H2O (2)

Nếu số mol NaOH tạo ra từ (1) lớn hơn số mol HCl, thì NaOH còn dư.
Giả sử \(n_{Na} = x\).
\(n_{NaOH} = x\). \(n_{H_2 \text{ từ (1)}} = x/2\).
\(n_{HCl} = 0,5a\).
Nếu \(x > 0,5a\):
\(n_{NaOH \text{ dư}} = x – 0,5a\).
Tổng \(n_{H_2} = x/2 = 0,65 \Rightarrow x = 1,3\) mol.
Nếu \(x = 1,3\) mol, thì \(n_{NaOH} = 1,3\) mol.
\(n_{HCl} = 0,5a\).
\(n_{NaOH \text{ dư}} = 1,3 – 0,5a\).
Dung dịch A chứa \(1,3 – 0,5a\) mol NaOH.
Cho vào AlCl3 thu được 14,04 gam kết tủa (0,18 mol).
\(n_{NaOH \text{ phản ứng tạo kết tủa}} = 0,54\) mol.
Nếu AlCl3 dư, thì \(n_{NaOH \text{ dư}} = 0,54\) mol.
\(1,3 – 0,5a = 0,54 \Rightarrow 0,5a = 1,3 – 0,54 = 0,76\).
\(a = 0,76 / 0,5 = 1,52\) M.
\(m = 1,3 \times 23 = 29,9\) gam.

Kiểm tra lại:
Na = 1,3 mol. HCl = 0,5 * 1,52 = 0,76 mol.
2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2
1,3 -> 1,3 0,65
NaOH + HCl -> NaCl + H2O
1,3 0,76
Dư NaOH: 1,3 – 0,76 = 0,54 mol.
Dung dịch A chứa 0,54 mol NaOH.
Cho A vào AlCl3:
AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
0,24 0,54
NaOH phản ứng 3 * 0,18 = 0,54 mol.
AlCl3 phản ứng 0,18 mol. AlCl3 còn dư 0,24 – 0,18 = 0,06 mol.
Kết tủa thu được 0,18 mol Al(OH)3.
Khối lượng kết tủa = \(0,18 \times 78 = 14,04\) gam.
Kết quả này khớp với đề bài.

Vậy:
\(m = 29,9\) gam.
\(a = 1,52\) M.

Phần b: Tính khối lượng kết tủa thu được khi cho CO2 vào dung dịch B.

Dung dịch B là dung dịch còn lại sau khi cho dung dịch A vào dung dịch AlCl3.
Trong phần a, ta đã xác định dung dịch A chứa 0,54 mol NaOH.
Dung dịch AlCl3 ban đầu: 0,24 mol AlCl3.
Phản ứng:
AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
Mol: 0,24 0,54 0,18 0,72
NaOH dư = 0,54 – 0,72 = -0,18 (Sai, NaOH hết)
NaOH phản ứng là 0,54 mol.
NaOH cần để kết tủa hết AlCl3 là 3 * 0,24 = 0,72 mol.
Vì NaOH (0,54 mol) < AlCl3 (0,24 mol * 3 = 0,72 mol), nên NaOH phản ứng hết, AlCl3 còn dư. AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
0,24 0,54
NaOH phản ứng: 0,54 mol.
AlCl3 phản ứng: 0,54 / 3 = 0,18 mol.
Al(OH)3 tạo thành: 0,18 mol.
AlCl3 còn dư: 0,24 – 0,18 = 0,06 mol.

Dung dịch B chứa: NaCl và AlCl3 dư.
\(n_{NaCl} = 3 \times n_{NaOH} = 3 \times 0,54 = 1,62\) mol.
\(n_{AlCl_3 \text{ dư}} = 0,06\) mol.

Bây giờ, cho 1,568 lít CO2 (đktc) từ từ vào dung dịch B.
\(n_{CO_2} = \frac{1,568}{22,4} = 0,07 \text{ mol}\).

CO2 phản ứng với nước tạo axit cacbonic:
CO2 + H2O <=> H2CO3

Axit cacbonic có thể phản ứng với dung dịch chứa ion Al3+ hoặc ion Cl-.
Axit cacbonic là một axit yếu. Nó không phản ứng trực tiếp với AlCl3.
Tuy nhiên, CO2 có thể phản ứng với dung dịch chứa NaOH dư (nhưng trong trường hợp này NaOH đã hết).

Ta cần xem xét phản ứng của CO2 với dung dịch B.
Dung dịch B chứa NaCl và AlCl3 dư.
CO2 không phản ứng trực tiếp với AlCl3.
CO2 có thể phản ứng với nước tạo thành axit cacbonic. Axit cacbonic không làm kết tủa Al3+ trong dung dịch.

Có thể đề bài ngụ ý rằng dung dịch B chứa cả bazơ dư (NaOH) và muối tạo thành. Nhưng ở đây NaOH đã hết.
Vậy, ta chỉ có AlCl3 dư và NaCl. CO2 cho vào không phản ứng.

Xem lại phản ứng tạo kết tủa ban đầu:
AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 (kết tủa) + 3NaCl
Mol: 0,24 0,54 0,18 0,72
NaOH dùng là 0,54 mol.
AlCl3 dùng là 0,18 mol.
AlCl3 dư là 0,24 – 0,18 = 0,06 mol.
Kết tủa thu được là 0,18 mol Al(OH)3.

Dung dịch B bao gồm: NaCl và AlCl3 dư.
\(n_{NaCl} = 1,62\) mol.
\(n_{AlCl_3 \text{ dư}} = 0,06\) mol.

Khi cho CO2 vào dung dịch B:
CO2 + H2O <=> H2CO3
H2CO3 là axit. Nó không phản ứng với AlCl3.

Có thể đề bài đã sai ở đâu đó, hoặc cách hiểu của cô chưa đúng.
Thông thường, khi cho CO2 vào dung dịch chứa muối của kim loại hóa trị 3 như AlCl3, sẽ không có phản ứng gì.

Tuy nhiên, nếu trong dung dịch B có một bazơ nào đó thì CO2 sẽ phản ứng.
Nhưng ở đây, bazơ NaOH đã phản ứng hết.

Xem xét lại phản ứng tạo kết tủa:
AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
Ta có 0,18 mol kết tủa.
Nếu NaOH phản ứng với AlCl3 tạo ra kết tủa, dung dịch B là dung dịch chứa NaCl và AlCl3 dư.
Ta có 0,06 mol AlCl3 dư.

Nếu cho CO2 vào dung dịch B, CO2 không phản ứng với AlCl3.
Vậy khối lượng kết tủa thu được là 0.

Có một khả năng khác là đề bài muốn hỏi khi cho CO2 vào dung dịch A (trước khi phản ứng với AlCl3), hoặc nếu NaOH còn dư trong dung dịch A.
Nhưng đề bài rõ ràng nói “dung dịch B”.

Hãy giả định rằng có thể có sự hiểu lầm về bản chất của dung dịch B.
Nếu dung dịch B chứa Al(OH)3 kết tủa và dung dịch nước muối.
CO2 vào dung dịch nước muối không có phản ứng.

Tuy nhiên, có một phản ứng phụ có thể xảy ra nếu CO2 gặp nước và tạo H2CO3, và H2CO3 phản ứng với muối của axit yếu. Nhưng AlCl3 không phải là muối của axit yếu.

Có thể, dung dịch B vẫn còn một lượng NaOH nhỏ?
Nếu phản ứng giữa NaOH và AlCl3 không hoàn toàn? Nhưng đề bài nói “phản ứng xong thu được”.

Hãy xem lại phản ứng của CO2 với các ion.
CO2 + H2O + AlO2- -> Al(OH)3 (kết tủa)
Nhưng ta không có AlO2- ở đây.

Có thể cô đã tính sai lượng NaOH trong dung dịch A?
Phần a: m=29,9 gam Na, a=1,52M.
NaOH trong A = 0,54 mol.
AlCl3 ban đầu = 0,24 mol.
Phản ứng: AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
Dùng 0,18 mol AlCl3, 0,54 mol NaOH. Thu được 0,18 mol Al(OH)3.
AlCl3 còn dư 0,24 – 0,18 = 0,06 mol.
Dung dịch B chứa 0,06 mol AlCl3 dư và NaCl.

Khi cho CO2 vào dung dịch B:
CO2 + H2O <=> H2CO3
\(n_{CO_2} = 0,07\) mol.
\(n_{H_2CO_3} = 0,07\) mol.

Nếu dung dịch B có bazơ, CO2 sẽ phản ứng. Nhưng ở đây không có bazơ.
Nếu dung dịch B có muối có tính bazơ mạnh (ví dụ: Na2CO3), nó có thể phản ứng.

Có khả năng là đề bài yêu cầu xem xét phản ứng của CO2 với dung dịch AlCl3.
Tuy nhiên, CO2 không làm kết tủa Al3+.

Một trường hợp khác: Al(OH)3 kết tủa có thể phản ứng với CO2 theo cách nào đó? Không.

Có lẽ, cô đã hiểu sai vai trò của dung dịch B.
Phản ứng ban đầu:
Na + HCl -> dung dịch A + H2
Dung dịch A: NaCl và có thể dư NaOH. (Chúng ta tính được NaOH dư = 0,54 mol)
Cho dung dịch A vào AlCl3:
A (NaOH) + AlCl3 -> Al(OH)3 (kết tủa) + NaCl
Dung dịch B là dung dịch còn lại.

Ta có 0,18 mol kết tủa Al(OH)3.
Dung dịch B chứa: NaCl và AlCl3 dư (0,06 mol).

Giả sử đề bài hỏi khi cho CO2 vào phần dung dịch của dung dịch B.
CO2 + H2O <=> H2CO3
\(n_{CO_2} = 0,07\) mol.

Phản ứng giữa CO2 và dung dịch nước có thể tạo ra H2CO3.
H2CO3 là axit. Nó không phản ứng với AlCl3.

Có một phản ứng khác có thể xảy ra nếu có bazơ:
CO2 + 2NaOH -> Na2CO3 + H2O
CO2 + NaOH -> NaHCO3

Nhưng ở đây, NaOH đã hết.

Có thể đề bài có một lỗi nhỏ. Nếu dung dịch B chứa cả Al(OH)3 kết tủa và dung dịch nước muối (NaCl + AlCl3 dư), thì CO2 không làm kết tủa thêm.

Tuy nhiên, nếu chúng ta xem xét phản ứng của CO2 với nước, nó tạo ra axit cacbonic. Axit cacbonic có thể làm kết tủa các ion kim loại hóa trị 3 nếu có sự thủy phân mạnh. Nhưng Al3+ đã ở dạng ion trong dung dịch.

Một khả năng khác: Phản ứng của CO2 với H2O tạo thành H2CO3. Nếu có bazơ trong dung dịch, nó sẽ phản ứng. Ở đây không có bazơ.

Cân nhắc lại đề bài: “Cho 1,568 lít CO2 (đktc) từ từ vào dung dịch B. Tính khối lượng kết tủa thu được (nếu có)”.
Điều này có nghĩa là có thể có kết tủa hoặc không.

Trong trường hợp dung dịch B chứa AlCl3 dư, CO2 sẽ không làm kết tủa thêm.

Có thể cô đã tính toán sai ở phần a?
Kiểm tra lại phần a một lần nữa.
\(n_{H_2} = 0,65\) mol.
\(n_{AlCl_3} = 0,24\) mol.
\(n_{kết tủa} = 0,18\) mol.
Phản ứng: AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl.
Mol NaOH cần để tạo 0,18 mol kết tủa là 0,54 mol.
Vậy, trong dung dịch A có 0,54 mol NaOH.
NaOH này được tạo ra từ Na: 2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2
\(n_{Na} = n_{NaOH} = 0,54\) mol.
\(m = 0,54 \times 23 = 12,42\) gam.
H2 sinh ra từ phản ứng này là \(0,54/2 = 0,27\) mol.
Tổng H2 là 0,65 mol.
H2 còn lại là \(0,65 – 0,27 = 0,38\) mol.

Phản ứng ban đầu là Na vào dung dịch HCl:
Na + H2O -> NaOH + 1/2 H2 (1)
NaOH + HCl -> NaCl + H2O (2)

Hoặc: Na + HCl -> NaCl + 1/2 H2 (3)

Nếu H2 0,38 mol sinh ra từ phản ứng (3):
\(n_{Na \text{ trong (3)}} = 2 \times 0,38 = 0,76\) mol.
\(n_{HCl \text{ trong (3)}} = 0,76\) mol.

Tổng số mol Na = \(n_{Na \text{ trong (1)}} + n_{Na \text{ trong (3)}}\) (nếu Na còn dư).
Nhưng ta đã giả định Na phản ứng hết theo phản ứng (1) để tạo NaOH.

Hãy quay lại trường hợp m=29,9 gam Na, a=1,52M.
Na = 1,3 mol. HCl = 0,76 mol.
2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2
1,3 -> 1,3 0,65
NaOH + HCl -> NaCl + H2O
1,3 0,76
NaOH dư = 1,3 – 0,76 = 0,54 mol.
Dung dịch A chứa 0,54 mol NaOH.
Cho A vào AlCl3 0,24 mol.
AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 + 3NaCl
0,24 0,54
NaOH phản ứng 0,54 mol.
AlCl3 phản ứng 0,54/3 = 0,18 mol.
Al(OH)3 tạo thành 0,18 mol.
AlCl3 dư = 0,24 – 0,18 = 0,06 mol.
Dung dịch B chứa NaCl và 0,06 mol AlCl3 dư.

Khi cho CO2 vào dung dịch B:
\(n_{CO_2} = 0,07\) mol.
\(n_{H_2CO_3} = 0,07\) mol.

Nếu cho CO2 vào dung dịch AlCl3, không có kết tủa.
H2CO3 + H2O <=> 2H+ + CO3^2-
AlCl3 -> Al^3+ + 3Cl-
Al^3+ + H2O <=> Al(OH)^2+ + H+ (Thủy phân)

CO2 không phản ứng với AlCl3.
Do đó, khối lượng kết tủa thu được là 0 gam.

Có một khả năng khác là đề bài muốn nói đến phản ứng của CO2 với dung dịch muối aluminat, nhưng ở đây ta có AlCl3 dư, không phải aluminat.

Nếu giả định rằng đề bài có một chút nhầm lẫn và muốn hỏi về phản ứng của CO2 với NaHCO3 hoặc Na2CO3, thì sẽ có kết tủa. Nhưng với AlCl3 thì không.

Vậy, dựa trên các phản ứng hóa học đã học, khi cho CO2 vào dung dịch chứa AlCl3 dư và NaCl, sẽ không có kết tủa mới được tạo thành.

Kết luận phần b:
Khối lượng kết tủa thu được là 0 gam.

Cô hy vọng các em đã hiểu rõ từng bước giải bài toán này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé. Chúng ta sẽ cùng nhau giải quyết.

Trả lời bởi: Giáo viên Chuyên Môn

Viết một bình luận

WhatsApp
Facebook
Chat Zalo
Zalo
097.538.4646
Zalo
Giới thiệu Như Hảo