Hòa tan 7,8g hỗn hợp bột Al và Mg trong dung dịch HCl dư.Sau PƯ khối lượng dung …
Đề bài cho chúng ta biết khối lượng của hỗn hợp bột Al và Mg là 7,8g, và khi cho hỗn hợp này tác dụng với dung dịch HCl dư, khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7g. Nhiệm vụ của chúng ta là tìm khối lượng của nhôm và magie trong hỗn hợp ban đầu.
Chúng ta sẽ đi từng bước một, thật cẩn thận nhé!
Bước 1: Phân tích đề bài và xác định các chất tham gia phản ứng.
– Hỗn hợp ban đầu gồm: Nhôm (Al) và Magie (Mg).
– Dung dịch axit: Axit clohidric (HCl), dư.
– Hiện tượng: Khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7g. Điều này có nghĩa là khối lượng các chất khí thoát ra khỏi dung dịch ít hơn khối lượng các chất rắn tan vào dung dịch.
Bước 2: Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra.
Khi kim loại Al và Mg tác dụng với dung dịch HCl, sẽ xảy ra các phản ứng sau:
Phản ứng của nhôm với HCl:
2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑
Phản ứng của magie với HCl:
Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂↑
Bước 3: Liên hệ “khối lượng dung dịch axit tăng thêm” với các chất tham gia và sản phẩm.
Khi kim loại Al và Mg tan vào dung dịch HCl, chúng sẽ tạo thành muối tan (AlCl₃, MgCl₂) và khí H₂ bay lên.
Khối lượng dung dịch axit tăng lên chính là khối lượng của kim loại đã tan vào dung dịch.
Tuy nhiên, đề bài lại cho biết “khối lượng dung dịch axit tăng thêm 7g”. Điều này có nghĩa là:
Khối lượng dung dịch tăng = (Khối lượng kim loại tan vào) – (Khối lượng khí thoát ra khỏi dung dịch).
Trong trường hợp này, các kim loại (Al và Mg) phản ứng và tan vào dung dịch, còn khí Hidro (H₂) bay lên. Do đó:
Khối lượng dung dịch tăng = Khối lượng hỗn hợp Al và Mg đã phản ứng – Khối lượng khí H₂ bay ra.
Ta có:
Khối lượng hỗn hợp Al và Mg = 7,8g.
Khối lượng dung dịch tăng thêm = 7g.
Vậy, ta có mối liên hệ:
7 = 7,8 – Khối lượng khí H₂ bay ra.
Từ đó, ta tính được khối lượng khí H₂ bay ra:
Khối lượng khí H₂ = 7,8 – 7 = 0,8g.
Bước 4: Đặt ẩn và thiết lập hệ phương trình.
Gọi khối lượng của nhôm (Al) trong hỗn hợp đầu là x (gam).
Gọi khối lượng của magie (Mg) trong hỗn hợp đầu là y (gam).
Theo đề bài, tổng khối lượng của hỗn hợp là 7,8g, nên ta có phương trình thứ nhất:
x + y = 7,8 (1)
Tiếp theo, chúng ta cần tính số mol của Al và Mg.
Số mol của Al: \(n_{Al} = \frac{x}{M_{Al}} = \frac{x}{27}\) mol.
Số mol của Mg: \(n_{Mg} = \frac{y}{M_{Mg}} = \frac{y}{24}\) mol.
Dựa vào phương trình hóa học, ta có mối liên hệ giữa số mol kim loại và số mol khí H₂ sinh ra:
Từ phản ứng của Al: \(n_{H_2(Al)} = \frac{3}{2} n_{Al} = \frac{3}{2} \times \frac{x}{27} = \frac{x}{18}\) mol.
Từ phản ứng của Mg: \(n_{H_2(Mg)} = n_{Mg} = \frac{y}{24}\) mol.
Tổng số mol khí H₂ sinh ra là: \(n_{H_2} = n_{H_2(Al)} + n_{H_2(Mg)} = \frac{x}{18} + \frac{y}{24}\) mol.
Khối lượng mol của H₂ là 2 g/mol.
Khối lượng khí H₂ bay ra đã tính ở Bước 3 là 0,8g.
Vậy, số mol khí H₂ là: \(n_{H_2} = \frac{0,8}{2} = 0,4\) mol.
Ta có phương trình thứ hai dựa trên tổng số mol khí H₂:
\(\frac{x}{18} + \frac{y}{24} = 0,4\) (2)
Bước 5: Giải hệ phương trình.
Chúng ta có hệ phương trình sau:
1) x + y = 7,8
2) \(\frac{x}{18} + \frac{y}{24} = 0,4\)
Để giải hệ này, chúng ta có thể thực hiện các bước sau:
Từ phương trình (1), ta rút ra: y = 7,8 – x.
Thế y vào phương trình (2):
\(\frac{x}{18} + \frac{7,8 – x}{24} = 0,4\)
Để khử mẫu số, ta tìm bội chung nhỏ nhất của 18 và 24. BCNN(18, 24) = 72.
Nhân cả hai vế của phương trình với 72:
\(72 \times \frac{x}{18} + 72 \times \frac{7,8 – x}{24} = 72 \times 0,4\)
\(4x + 3(7,8 – x) = 28,8\)
\(4x + 23,4 – 3x = 28,8\)
\(x + 23,4 = 28,8\)
\(x = 28,8 – 23,4\)
\(x = 5,4\)
Bây giờ, chúng ta đã tìm được x, là khối lượng của nhôm. Thay giá trị của x vào phương trình (1) để tìm y:
5,4 + y = 7,8
y = 7,8 – 5,4
y = 2,4
Bước 6: Kiểm tra lại kết quả và kết luận.
Khối lượng nhôm (Al) là 5,4g.
Khối lượng magie (Mg) là 2,4g.
Tổng khối lượng hỗn hợp: 5,4g + 2,4g = 7,8g (Khớp với đề bài).
Kiểm tra lại khối lượng khí H₂ bay ra:
Số mol Al: \(n_{Al} = \frac{5,4}{27} = 0,2\) mol.
Số mol Mg: \(n_{Mg} = \frac{2,4}{24} = 0,1\) mol.
Số mol H₂ từ Al: \(n_{H_2(Al)} = \frac{3}{2} \times 0,2 = 0,3\) mol.
Số mol H₂ từ Mg: \(n_{H_2(Mg)} = 0,1\) mol.
Tổng số mol H₂: 0,3 + 0,1 = 0,4 mol.
Khối lượng H₂: \(0,4 \times 2 = 0,8\)g.
Khối lượng dung dịch tăng = Khối lượng kim loại – Khối lượng khí = 7,8g – 0,8g = 7g. (Khớp với đề bài).
Vậy, kết quả của chúng ta là hoàn toàn chính xác.
Kết luận:
Khối lượng nhôm trong hỗn hợp đầu là 5,4g.
Khối lượng magie trong hỗn hợp đầu là 2,4g.
Chúc mừng các em đã hoàn thành bài tập này! Hãy nhớ, chìa khóa để giải các bài tập Hóa học là sự hiểu rõ bản chất của phản ứng, vận dụng linh hoạt các công thức và trình bày logic, từng bước một.
Đáp án:
\(m_(Al)=5,4g\)
\(m_(Mg)=2,4g\)
Giải thích các bước giải:
Gọi \(x\) là \(n_(Al)\), \(y\) là \(n_(Mg)\)
PTHH xảy ra:
\(2Al+6HCl->2AlCl_3+3H_2\)
\(x…………………………→1,5x\)
\(Mg+2HCl->MgCl_2+H_2\)
\(y………………………..→y\)
Khi cho \(7,8g\) HH vào dd \(HCl\) thì phải tăng lên \(7,8g\) nhưng đề bài cho chỉ tăng \(7g\) tức là hao hụt đi mất \(0,8g\). Khối lượng hao hụt này là khối lượng của \(H_2\)
\(n_(H_2)=(0,8)/2=0,4mol\)
Lập hệ PT:
\(\left \{ {{27x+24y=7,8} \atop {1,5x+y=0,4}} \right.\)
\(->\)\(\left \{ {{x=0,2mol} \atop {y=0,1mol}} \right.\)
Ta được: \(m_(Al)=0,2×27=5,4g\)
\(m_(Mg)=0,1×24=2,4g\)
\(Deltam = m_{kl}-m_{H_2}\)
\(<=> 7= 7,8-m_{H_2}\)
\(→ m_{H_2}= 0,8(g)\)
\(n_{H_2}={0,8}/2=0,4(mol)\)
\(n_{Al}= x(mol); n_{Mg}= y(mol)\)
\(27x+ 24y= 7,8(g)(1)\)
Bte:
\(3x+ 2y= 2n_{H_2}= 0,4. 2(2)\)
\((1)(2)→x=0,2(mol); y=0,1(mol)\)
\(m_{Al}= 0,2. 27=5,4(g)\)
\(m_{Mg}= 0,1. 24=2,4(g)\)