Chào các em, thầy rất vui khi được cùng các em giải quyết một bài tập Hóa học rất điển hình và quan trọng trong chương trình lớp 10 của chúng ta. Dạng bài về SO2 tác dụng với dung dịch kiềm là một dạng bài các em sẽ gặp rất thường xuyên. Chúng ta hãy cùng nhau phân tích và giải bài toán này một cách cẩn thận nhé.

BƯỚC 1: TÍNH SỐ MOL CÁC CHẤT BAN ĐẦU

Đầu tiên, trong mọi bài toán tính toán hóa học, chúng ta cần quy đổi tất cả các dữ kiện về số mol để có thể tính toán theo phương trình hóa học.

Số mol khí SO2:
Đề bài cho thể tích khí SO2 ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc) là 4,48 lít. Ta áp dụng công thức:
\[n = \frac{V}{22,4}\]
Thay số vào, ta có số mol của SO2 là:
\[n_{SO_2} = \frac{4,48}{22,4} = 0,2 \text{ (mol)}\]

Số mol của dung dịch NaOH:
Đề bài cho 300 ml dung dịch NaOH 1 M. Các em nhớ đổi đơn vị thể tích từ ml sang lít nhé!
\(V_{dd} = 300 \text{ ml} = 0,3 \text{ lít}\)
Ta áp dụng công thức tính số mol từ nồng độ mol:
\[n = C_M \times V_{dd}\]
Thay số vào, ta có số mol của NaOH là:
\[n_{NaOH} = 1 \times 0,3 = 0,3 \text{ (mol)}\]

BƯỚC 2: XÉT TỈ LỆ MOL ĐỂ XÁC ĐỊNH SẢN PHẨM

Đây là bước quan trọng nhất của bài toán. Phản ứng giữa SO2 (một oxit axit) và NaOH (một bazơ) có thể tạo ra muối trung hòa (Na2SO3), muối axit (NaHSO3), hoặc cả hai muối. Để biết sản phẩm thu được là gì, chúng ta sẽ lập tỉ lệ T:
\[T = \frac{n_{NaOH}}{n_{SO_2}}\]
Thay số mol chúng ta vừa tính được vào:
\[T = \frac{0,3}{0,2} = 1,5\]
Bây giờ, chúng ta sẽ biện luận giá trị của T:
– Nếu \(T \le 1\), phản ứng chỉ tạo ra muối axit NaHSO3.
– Nếu \(T \ge 2\), phản ứng chỉ tạo ra muối trung hòa Na2SO3.
– Nếu \(1 < T < 2\), phản ứng tạo ra cả hai muối NaHSO3 và Na2SO3. Trong trường hợp này, ta có \(T = 1,5\), nằm trong khoảng \(1 < 1,5 < 2\). Do đó, phản ứng xảy ra hoàn toàn sẽ tạo ra một hỗn hợp gồm hai muối: Natri hiđrosunfit (NaHSO3) và Natri sunfit (Na2SO3). BƯỚC 3: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH HÓA HỌC VÀ TÍNH TOÁN

Vì phản ứng tạo ra hai muối, chúng ta sẽ có hai phương trình hóa học xảy ra đồng thời:
\(SO_2 + NaOH \rightarrow NaHSO_3\) (1)
\(SO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O\) (2)

Để giải quyết, ta có thể dùng phương pháp đặt ẩn và lập hệ phương trình.
Gọi \(x\) là số mol của SO2 tham gia phản ứng (1).
Gọi \(y\) là số mol của SO2 tham gia phản ứng (2).

Ta có tổng số mol SO2 đã phản ứng:
\(x + y = n_{SO_2} = 0,2\) (I)

Dựa vào phương trình hóa học, ta tính số mol NaOH đã phản ứng:
– Theo (1): \(n_{NaOH(1)} = n_{SO_2(1)} = x\) (mol)
– Theo (2): \(n_{NaOH(2)} = 2 \times n_{SO_2(2)} = 2y\) (mol)

Ta có tổng số mol NaOH đã phản ứng:
\(x + 2y = n_{NaOH} = 0,3\) (II)

Từ (I) và (II), ta có hệ phương trình:
\[\begin{cases} x + y = 0,2 \\ x + 2y = 0,3 \end{cases}\]
Giải hệ phương trình này (bằng cách lấy phương trình (II) trừ đi phương trình (I)), ta được:
\((x + 2y) – (x + y) = 0,3 – 0,2 \Rightarrow y = 0,1\)
Thay \(y = 0,1\) vào (I), ta được \(x + 0,1 = 0,2 \Rightarrow x = 0,1\).

Vậy ta có:
– Số mol SO2 phản ứng tạo muối NaHSO3 là \(x = 0,1\) mol.
– Số mol SO2 phản ứng tạo muối Na2SO3 là \(y = 0,1\) mol.

Từ phương trình, suy ra số mol các muối tạo thành:
– Theo (1): \(n_{NaHSO_3} = x = 0,1\) mol.
– Theo (2): \(n_{Na_2SO_3} = y = 0,1\) mol.

BƯỚC 4: TÍNH KHỐI LƯỢNG MUỐI THU ĐƯỢC (m)

Bây giờ, chúng ta sẽ tính khối lượng của từng muối và cộng lại.
– Khối lượng mol của NaHSO3: \(M_{NaHSO_3} = 23 + 1 + 32 + 3 \times 16 = 104\) (g/mol)
– Khối lượng mol của Na2SO3: \(M_{Na_2SO_3} = 2 \times 23 + 32 + 3 \times 16 = 126\) (g/mol)

Khối lượng của muối NaHSO3 là:
\(m_{NaHSO_3} = n \times M = 0,1 \times 104 = 10,4\) (gam)

Khối lượng của muối Na2SO3 là:
\(m_{Na_2SO_3} = n \times M = 0,1 \times 126 = 12,6\) (gam)

Tổng khối lượng muối thu được (m) là:
\[m = m_{NaHSO_3} + m_{Na_2SO_3} = 10,4 + 12,6 = 23,0 \text{ (gam)}\]

KẾT LUẬN
Vậy, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, giá trị của m gam muối thu được là 23,0 gam.

Thầy hi vọng cách giải chi tiết từng bước này sẽ giúp các em hiểu rõ bản chất của bài toán. Hãy ghi nhớ cách xét tỉ lệ T, đây là chìa khóa để giải quyết nhanh và chính xác dạng bài tập này. Chúc các em học tốt