Hòa tan hoàn toàn 11g hỗn hợp X gồm Al và Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng dư sau p…
a, tính thần phần phần trăm về khối lượn kim loại trong hỗn hợp X
b, tính khối lượng muối than thu đc
Bài toán: Hòa tan hoàn toàn 11g hỗn hợp X gồm Al và Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng dư sau phản ứng thu đc 8,96l khí ở đktc
a, tính thần phần phần trăm về khối lượn kim loại trong hỗn hợp X
b, tính khối lượng muối than thu đc
Phân tích đề bài và hướng giải:
Đầu tiên, cô trò chúng ta cần đọc kỹ đề bài để xác định các dữ kiện đã cho và yêu cầu của bài toán.
Dữ kiện cho biết:
* Khối lượng hỗn hợp X (gồm Al và Fe): 11g
* Thể tích khí thu được sau phản ứng: 8,96l (ở điều kiện tiêu chuẩn – đktc)
* Dung dịch axit là H2SO4 loãng, dư.
Yêu cầu:
a, Tính phần trăm khối lượng của Al và Fe trong hỗn hợp X.
b, Tính khối lượng muối thu được sau phản ứng.
Hướng giải:
Bài toán này liên quan đến phản ứng của kim loại với axit. Chúng ta sẽ sử dụng các phương trình hóa học để biểu diễn phản ứng và áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, cùng với kiến thức về số mol và thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn.
Bước 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng
Khi cho hỗn hợp X gồm Al và Fe tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng, các kim loại này sẽ phản ứng theo các phương trình hóa học sau:
1. Nhôm phản ứng với axit sunfuric loãng:
2Al + 3H2SO4 (loãng) -> Al2(SO4)3 + 3H2
2. Sắt phản ứng với axit sunfuric loãng (sắt ở đây hóa trị II vì H2SO4 loãng không có tính oxi hóa mạnh để sắt lên hóa trị III):
Fe + H2SO4 (loãng) -> FeSO4 + H2
Bước 2: Đổi thể tích khí thu được ra số mol
Đề bài cho biết thể tích khí thu được là 8,96 lít ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc). Chúng ta có công thức để tính số mol khí ở đktc:
Số mol = Thể tích (lít) / 22,4 (lít/mol)
Vậy, số mol khí H2 thu được là:
n(H2) = 8,96 / 22,4 = 0,4 (mol)
Bước 3: Đặt ẩn và lập hệ phương trình
Gọi số mol của Al trong hỗn hợp X là x (mol).
Gọi số mol của Fe trong hỗn hợp X là y (mol).
Dựa vào khối lượng hỗn hợp X đã cho, ta có phương trình đầu tiên:
Khối lượng Al = n(Al) M(Al) = x 27
Khối lượng Fe = n(Fe) M(Fe) = y 56
Tổng khối lượng X = Khối lượng Al + Khối lượng Fe = 11g
=> 27x + 56y = 11 (Phương trình 1)
Bây giờ, chúng ta sẽ tính số mol khí H2 sinh ra theo từng kim loại dựa vào các phương trình hóa học đã viết ở Bước 1:
* Từ phương trình 1: 2Al -> 3H2
Nếu có x mol Al, sẽ sinh ra (3/2)x mol H2.
* Từ phương trình 2: Fe -> H2
Nếu có y mol Fe, sẽ sinh ra y mol H2.
Tổng số mol H2 sinh ra là 0,4 mol (tính ở Bước 2). Vậy ta có phương trình thứ hai:
(3/2)x + y = 0,4 (Phương trình 2)
Chúng ta có một hệ hai phương trình với hai ẩn x và y:
1) 27x + 56y = 11
2) (3/2)x + y = 0,4
Bước 4: Giải hệ phương trình để tìm số mol Al và Fe
Từ Phương trình 2, ta có thể biểu diễn y theo x:
y = 0,4 – (3/2)x
Thay biểu thức của y vào Phương trình 1:
27x + 56 * (0,4 – (3/2)x) = 11
27x + 56*0,4 – 56*(3/2)x = 11
27x + 22,4 – 28*3x = 11
27x + 22,4 – 84x = 11
27x – 84x = 11 – 22,4
-57x = -11,4
x = -11,4 / -57
x = 0,2 (mol)
Bây giờ, thay giá trị của x vào biểu thức của y:
y = 0,4 – (3/2)*0,2
y = 0,4 – 0,3
y = 0,1 (mol)
Vậy, số mol của Al là 0,2 mol và số mol của Fe là 0,1 mol.
Bước 5: Tính phần trăm khối lượng các kim loại trong hỗn hợp X (Yêu cầu a)
Chúng ta đã có số mol của từng kim loại, giờ chúng ta sẽ tính khối lượng của từng kim loại:
Khối lượng Al = n(Al) M(Al) = 0,2 mol 27 g/mol = 5,4 g
Khối lượng Fe = n(Fe) M(Fe) = 0,1 mol 56 g/mol = 5,6 g
Kiểm tra lại tổng khối lượng: 5,4g + 5,6g = 11g. Khớp với đề bài cho.
Bây giờ, chúng ta sẽ tính phần trăm khối lượng của mỗi kim loại:
Phần trăm khối lượng Al = (Khối lượng Al / Khối lượng hỗn hợp X) * 100%
%Al = (5,4 / 11) * 100% ≈ 49,09%
Phần trăm khối lượng Fe = (Khối lượng Fe / Khối lượng hỗn hợp X) * 100%
%Fe = (5,6 / 11) * 100% ≈ 50,91%
Hoặc ta có thể tính %Fe theo công thức: %Fe = 100% – %Al = 100% – 49,09% = 50,91%
Bước 6: Tính khối lượng muối thu được (Yêu cầu b)
Các muối thu được sau phản ứng là Al2(SO4)3 và FeSO4. Chúng ta sẽ tính số mol của từng muối dựa vào số mol của kim loại ban đầu và tỉ lệ trong phương trình hóa học:
* Muối nhôm sunfat (Al2(SO4)3):
Từ phương trình 1: 2Al -> Al2(SO4)3
Nếu có 0,2 mol Al, sẽ sinh ra 0,2 / 2 = 0,1 mol Al2(SO4)3.
Khối lượng mol của Al2(SO4)3 là: 2*27 + 3*(32+4*16) = 54 + 3*96 = 54 + 288 = 342 g/mol.
Khối lượng Al2(SO4)3 = n(Al2(SO4)3) M(Al2(SO4)3) = 0,1 mol 342 g/mol = 34,2 g.
* Muối sắt(II) sunfat (FeSO4):
Từ phương trình 2: Fe -> FeSO4
Nếu có 0,1 mol Fe, sẽ sinh ra 0,1 mol FeSO4.
Khối lượng mol của FeSO4 là: 56 + 32 + 4*16 = 56 + 32 + 64 = 152 g/mol.
Khối lượng FeSO4 = n(FeSO4) M(FeSO4) = 0,1 mol 152 g/mol = 15,2 g.
Tổng khối lượng muối thu được là:
Khối lượng muối = Khối lượng Al2(SO4)3 + Khối lượng FeSO4
Khối lượng muối = 34,2g + 15,2g = 49,4g.
Kết luận:
a, Phần trăm khối lượng kim loại trong hỗn hợp X là:
%Al ≈ 49,09%
%Fe ≈ 50,91%
b, Khối lượng muối thu được sau phản ứng là 49,4g.
Vậy là chúng ta đã hoàn thành bài toán một cách chi tiết rồi đấy các em ạ! Các em thấy không, chỉ cần nắm vững các bước làm, áp dụng đúng công thức và phương trình hóa học thì mọi bài toán đều trở nên dễ dàng. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!
Đáp án:a) %mAl=49,09%
%mFe=50,91%
b) mMuối=49,4 gam
Giải thích các bước giải:
nH2=\(\frac{8,96}{22,4}\)=0,4(mol)
gọi a,b là số mol Al,Fe phản ứng
=>27a+56b=11 (1)
PTHH: 2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2↑
a 0,5a 1,5a
Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑
b b b
=>1,5a+b=0,4 (2)
từ (1) và (2)=>a=0,2
b=0,1
a) %mAl=\(\frac{0,2.27.100}{11}\)=49,09%
%mFe=100%-49,09%=50,91%
b) m muối=mAl2(SO4)3+mFeSO4
=0,5.0,2.342+0,1.152
=49,4(g)
Đáp án:
a. \(\begin{cases}\%m_{Al}=49,1\%\\ \%m_{Fe}=50,9\%\end{cases}\)
b. 49,4g
Giải thích các bước giải:
a. Gọi số mol Al, Fe trước phản ứng lần lượt là \(a,b\)
\(2Al+3H_2SO_4\to Al_2{(SO_4)}_3+3H_2\\ Fe+H_2SO_4\to FeSO_4+H_2\\ n_{H_2}=\frac{8,96}{22,4}=0,4\ \text{mol}\\\ \to \begin{cases}27a+56b=11\\ 1,5a+b=0,4\end{cases}\to \begin{cases}a=0,2\\ b=0,1\ \end{cases}\\\ \to m_{Al}=27.0,2=5,4\ \text{gam}\to \%m_{Al}=\frac{5,4}{11}.100\%=49,1\%\to \%m_{Fe}=100\%-49,1\%=50,9\%\)
b. \(m_{\text{muối}}= \cfrac{0,2}2.342+0,1.152=49,4\ \text{gam}\)