Chào các em học sinh yêu quý của cô! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục một bài tập Hóa học quen thuộc liên quan đến phản ứng của kim loại với axit. Các em hãy mở Sách giáo khoa trang XX và chúng ta cùng bắt đầu nhé!

Trước hết, cô trò chúng ta sẽ cùng nhau phân tích đề bài.

Đề bài cho biết:
– Khối lượng kẽm (Zn) là 13g.
– Thể tích dung dịch axit clohidric (HCl) là 200ml.
– Dung dịch HCl là “vừa đủ”, nghĩa là HCl phản ứng hết với Zn.

Chúng ta cần tính:
a, Thể tích khí hidro (H2) thu được ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc).
b, Nồng độ phần trăm của dung dịch HCl đã dùng.
c, Nồng độ mol của dung dịch thu được sau phản ứng.

Bây giờ, chúng ta sẽ đi vào giải quyết từng phần của bài toán.

Bước 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng

Kim loại kẽm (Zn) tác dụng với axit clohidric (HCl) tạo ra muối kẽm clorua (ZnCl2) và khí hidro (H2).

Phương trình hóa học:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

Chúng ta cần kiểm tra xem phương trình này đã cân bằng chưa. Vâng, phương trình này đã cân bằng rồi đó các em.

Bước 2: Đổi đơn vị và tính số mol các chất

Đề bài cho khối lượng Zn là 13g. Để tính số mol, chúng ta cần sử dụng khối lượng mol của Zn.
Khối lượng mol của Zn (M_Zn) là 65g/mol (các em xem trong bảng tuần hoàn hóa học).

Số mol Zn:
\( n_{Zn} = \frac{m_{Zn}}{M_{Zn}} \)
\( n_{Zn} = \frac{13}{65} \)
\( n_{Zn} = 0,2 \text{ mol} \)

Đề bài cho thể tích dung dịch HCl là 200ml. Để tính nồng độ phần trăm, chúng ta cần đổi đơn vị thể tích ra lít nếu cần thiết và tính khối lượng dung dịch, hoặc chúng ta có thể đổi ra lít và dùng để tính nồng độ mol. Tuy nhiên, để tính nồng độ phần trăm, chúng ta cần biết khối lượng dung dịch và khối lượng chất tan. Vì đề bài cho “vừa đủ”, chúng ta sẽ dựa vào số mol Zn để suy ra số mol HCl.

Từ phương trình hóa học, tỉ lệ mol giữa Zn và HCl là 1:2.
Nếu \( n_{Zn} = 0,2 \text{ mol} \) thì \( n_{HCl} \) phản ứng là:
\( n_{HCl} = 2 \times n_{Zn} \)
\( n_{HCl} = 2 \times 0,2 \)
\( n_{HCl} = 0,4 \text{ mol} \)

Phần a: Tính thể tích khí hidro thu được ở đktc

Từ phương trình hóa học, tỉ lệ mol giữa Zn và H2 là 1:1.
Nếu \( n_{Zn} = 0,2 \text{ mol} \) thì \( n_{H_2} \) thu được là:
\( n_{H_2} = n_{Zn} \)
\( n_{H_2} = 0,2 \text{ mol} \)

Ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc), 1 mol khí chiếm thể tích 22,4 lít.
Vậy, thể tích khí hidro thu được ở đktc là:
\( V_{H_2} = n_{H_2} \times 22,4 \)
\( V_{H_2} = 0,2 \times 22,4 \)
\( V_{H_2} = 4,48 \text{ lít} \)

Vậy, thể tích khí hidro thu được ở đktc là 4,48 lít.

Phần b: Tính nồng độ dung dịch HCl đã dùng

Chúng ta đã tính được số mol HCl đã phản ứng là \( n_{HCl} = 0,4 \text{ mol} \).
Để tính nồng độ phần trăm của dung dịch HCl, chúng ta cần biết khối lượng chất tan HCl và khối lượng dung dịch HCl.

Khối lượng mol của HCl (M_HCl) là 1 + 35,5 = 36,5 g/mol.

Khối lượng chất tan HCl:
\( m_{HCl} = n_{HCl} \times M_{HCl} \)
\( m_{HCl} = 0,4 \times 36,5 \)
\( m_{HCl} = 14,6 \text{ gam} \)

Đề bài cho thể tích dung dịch HCl là 200ml. Để tính khối lượng dung dịch, chúng ta cần biết khối lượng riêng của dung dịch HCl. Tuy nhiên, đề bài không cho biết khối lượng riêng. Trong trường hợp này, cô giáo đoán rằng đề bài có thể muốn chúng ta tính nồng độ mol, hoặc trong một số trường hợp của lớp 8, nếu không cho khối lượng riêng thì có thể coi khối lượng riêng gần bằng 1 g/ml cho dung dịch loãng, hoặc có thể đề bài bị thiếu dữ kiện.

Tuy nhiên, nếu đề bài muốn tính nồng độ phần trăm thì thường sẽ cho thêm khối lượng riêng hoặc cho sẵn khối lượng dung dịch. Để làm bài tập này một cách trọn vẹn theo hướng đề bài có thể muốn, chúng ta sẽ giả sử có thể tính được khối lượng dung dịch.

Nếu đề bài thực sự muốn tính nồng độ phần trăm, có một khả năng là đề bài đã cho thiếu khối lượng riêng hoặc đã “ngầm hiểu” rằng ta phải suy luận theo một hướng khác. Tuy nhiên, theo đúng chương trình Hóa học lớp 8, khi tính nồng độ phần trăm, chúng ta cần biết khối lượng dung dịch.

Trong trường hợp này, cô xin phép tính nồng độ mol trước, vì nó sẽ giúp ích cho phần c. Sau đó, chúng ta sẽ xem xét lại phần b.

Phần c: Tính nồng độ mol của dung dịch thu được sau phản ứng

Trước hết, chúng ta cần xác định các chất còn lại trong dung dịch sau phản ứng.
Phản ứng là: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Chúng ta có:
– Zn ban đầu: 0,2 mol
– HCl ban đầu: 0,4 mol (vì “vừa đủ”)
– ZnCl2 tạo thành: Từ tỉ lệ mol 1:1 với Zn, ta có \( n_{ZnCl_2} = n_{Zn} = 0,2 \text{ mol} \)
– H2 tạo thành: \( n_{H_2} = n_{Zn} = 0,2 \text{ mol} \) (khí này bay đi)

Sau phản ứng:
– Zn: hết
– HCl: hết
– Sản phẩm sinh ra trong dung dịch là ZnCl2.

Để tính nồng độ mol của dung dịch thu được, chúng ta cần biết số mol chất tan (ZnCl2) và thể tích dung dịch sau phản ứng.
Số mol ZnCl2 là 0,2 mol.

Đề bài cho “coi thể tích của dung dịch thay đổi không đáng kể”. Điều này có nghĩa là thể tích dung dịch sau phản ứng vẫn là 200ml, tức là 0,2 lít.

Nồng độ mol (C_M) được tính theo công thức:
\( C_M = \frac{n_{\text{chất tan}}}{V_{\text{dung dịch}}} \)

Nồng độ mol của dung dịch ZnCl2 thu được là:
\( C_{M(ZnCl_2)} = \frac{n_{ZnCl_2}}{V_{\text{dung dịch}}} \)
\( C_{M(ZnCl_2)} = \frac{0,2}{0,2} \)
\( C_{M(ZnCl_2)} = 1 \text{ mol/l} \)

Vậy, nồng độ mol của dung dịch thu được sau phản ứng là 1 mol/l.

Quay lại phần b: Tính nồng độ dung dịch HCl đã dùng

Với dữ liệu đề bài đã cho, và để phù hợp với chương trình lớp 8, khả năng cao là đề bài muốn chúng ta tính nồng độ mol của dung dịch HCl đã dùng, chứ không phải nồng độ phần trăm (vì thiếu khối lượng riêng).

Nếu đề bài thực sự muốn tính nồng độ phần trăm, chúng ta cần có khối lượng riêng của dung dịch HCl. Giả sử dung dịch HCl có khối lượng riêng là \( d_{HCl} \) g/ml.
Khối lượng dung dịch HCl: \( m_{\text{dd HCl}} = V_{\text{dd HCl}} \times d_{HCl} = 200 \times d_{HCl} \) gam.
Nồng độ phần trăm của dung dịch HCl:
\( C\%_{HCl} = \frac{m_{HCl}}{m_{\text{dd HCl}}} \times 100\% = \frac{14,6}{200 \times d_{HCl}} \times 100\% \)

Vì \( d_{HCl} \) không cho, chúng ta không thể tính chính xác.

Tuy nhiên, nếu đề bài có ý là tính nồng độ mol của dung dịch HCl ban đầu, thì chúng ta có thể tính dựa trên thể tích dung dịch HCl là 200ml và số mol HCl là 0,4 mol.

Nồng độ mol của dung dịch HCl đã dùng:
\( C_{M(HCl)} = \frac{n_{HCl}}{V_{\text{dung dịch HCl}}} \)
\( C_{M(HCl)} = \frac{0,4}{0,2} \)
\( C_{M(HCl)} = 2 \text{ mol/l} \)

Vậy, nếu đề bài muốn tính nồng độ mol của dung dịch HCl đã dùng, thì đó là 2 mol/l.

Nếu đề bài thực sự muốn tính nồng độ phần trăm, thì có thể đề bài đã ngầm hiểu rằng các em sẽ tìm cách suy luận dựa trên những kiến thức đã học. Tuy nhiên, trong phạm vi lớp 8, nếu không cho khối lượng riêng, việc tính nồng độ phần trăm là không thể.

Do đó, cô giả định rằng câu b yêu cầu tính nồng độ mol của dung dịch HCl.

Tóm lại kết quả của bài toán:
a, Thể tích khí hidro thu được ở đktc là 4,48 lít.
b, Nồng độ mol của dung dịch HCl đã dùng là 2 mol/l. (Giả định câu hỏi muốn tính nồng độ mol vì thiếu dữ kiện để tính nồng độ phần trăm).
c, Nồng độ mol của dung dịch thu được sau phản ứng là 1 mol/l.

Các em về nhà xem lại bài và cố gắng luyện tập thêm các dạng bài tương tự nhé! Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô. Chúc các em học tốt!