Hòa tan m gam Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng, dư thu được muối FeSO4 và 2,479 lít…
Các em chú ý lắng nghe và ghi chép bài cẩn thận.
Bài toán cho biết: Hòa tan m gam Fe bằng dung dịch H2SO4 loãng, dư thu được muối FeSO4 và 2,479 lít khí H2 (ở đkc).
Chúng ta sẽ giải bài tập này theo từng phần như đề bài yêu cầu.
(a) Viết phương trình hóa học xảy ra.
Bước 1: Xác định các chất tham gia phản ứng và các chất tạo thành.
– Chất tham gia: Sắt (Fe) và Axit sulfuric loãng (H2SO4).
– Chất tạo thành: Muối Sắt(II) sulfat (FeSO4) và khí Hidro (H2).
Bước 2: Viết công thức hóa học của các chất.
– Sắt: Fe
– Axit sulfuric: H2SO4
– Sắt(II) sulfat: FeSO4
– Khí Hidro: H2
Bước 3: Viết sơ đồ phản ứng.
Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2
Bước 4: Cân bằng phương trình hóa học.
Chúng ta kiểm tra số nguyên tử của mỗi nguyên tố ở hai vế của phương trình.
– Vế trái: Fe (1), H (2), S (1), O (4)
– Vế phải: Fe (1), S (1), O (4), H (2)
Số nguyên tử của mỗi nguyên tố đã bằng nhau ở hai vế. Do đó, phương trình đã cân bằng.
Vậy, phương trình hóa học xảy ra là:
Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2
(b) Tính khối lượng Fe đã phản ứng.
Bước 1: Đổi đơn vị thể tích khí Hidro về số mol.
Theo đề bài, chúng ta có thể tích khí H2 là 2,479 lít ở điều kiện tiêu chuẩn (đkc).
Ở điều kiện tiêu chuẩn, 1 mol khí chiếm thể tích là 24,79 lít.
Vậy, số mol khí H2 thu được là:
\( n_{H_2} = \frac{V_{H_2}}{24,79} = \frac{2,479}{24,79} \) mol
\( n_{H_2} = 0,1 \) mol
Bước 2: Dựa vào phương trình hóa học để tìm số mol Fe.
Từ phương trình hóa học đã cân bằng ở câu (a):
Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2
Chúng ta thấy tỉ lệ mol giữa Fe và H2 là 1:1. Nghĩa là cứ 1 mol Fe phản ứng thì thu được 1 mol H2.
Do đó, số mol Fe đã phản ứng bằng số mol H2 thu được.
\( n_{Fe} = n_{H_2} = 0,1 \) mol
Bước 3: Tính khối lượng Fe đã phản ứng.
Khối lượng của một chất được tính bằng công thức: Khối lượng = Số mol × Khối lượng mol.
Khối lượng mol của Sắt (Fe) là 56 g/mol (chúng ta tra trong bảng tuần hoàn).
Khối lượng Fe đã phản ứng là:
\( m_{Fe} = n_{Fe} \times M_{Fe} \)
\( m_{Fe} = 0,1 \, \text{mol} \times 56 \, \text{g/mol} \)
\( m_{Fe} = 5,6 \, \text{g} \)
Vậy, khối lượng Fe đã phản ứng là 5,6 gam.
(c) Tính khối lượng H2SO4 đã tham gia phản ứng.
Bước 1: Dựa vào phương trình hóa học để tìm số mol H2SO4.
Từ phương trình hóa học đã cân bằng ở câu (a):
Fe + H2SO4 -> FeSO4 + H2
Chúng ta thấy tỉ lệ mol giữa Fe và H2SO4 là 1:1. Nghĩa là cứ 1 mol Fe phản ứng thì sẽ phản ứng với 1 mol H2SO4.
Do đó, số mol H2SO4 đã tham gia phản ứng bằng số mol Fe đã phản ứng.
\( n_{H_2SO_4} = n_{Fe} = 0,1 \) mol
Bước 2: Tính khối lượng H2SO4 đã tham gia phản ứng.
Khối lượng mol của Axit sulfuric (H2SO4) là:
\( M_{H_2SO_4} = 2 \times M_H + M_S + 4 \times M_O \)
\( M_{H_2SO_4} = 2 \times 1 + 32 + 4 \times 16 \)
\( M_{H_2SO_4} = 2 + 32 + 64 = 98 \) g/mol
Khối lượng H2SO4 đã tham gia phản ứng là:
\( m_{H_2SO_4} = n_{H_2SO_4} \times M_{H_2SO_4} \)
\( m_{H_2SO_4} = 0,1 \, \text{mol} \times 98 \, \text{g/mol} \)
\( m_{H_2SO_4} = 9,8 \, \text{g} \)
Vậy, khối lượng H2SO4 đã tham gia phản ứng là 9,8 gam.
Các em thấy đó, bài tập này không hề khó đúng không nào? Chỉ cần chúng ta nắm vững phương trình hóa học, mối quan hệ giữa số mol và khối lượng, cùng với việc đổi đơn vị ở điều kiện tiêu chuẩn, là có thể giải quyết ngon lành.
Hãy xem lại bài giải và nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé! Chúc các em học tốt!
Giải thích các bước giải:
a) Ta có phương trình:
\(H_{2}SO_{4}\) + Fe —> \(FeSO_{4}\) + \(H_{2}\)
b) n\(H_{2}\) = 2.479 / 22.4 ≈ 0.11 mol
Theo phương trình ta có
nFe = n\(H_{2}SO_{4}\) = n\(H_{2}\) = 0.11 mol
-> mFe = nFe * MFe = 0.11 * 56 = 6.16g
c) m\(H_{2}SO_{4}\) = n\(H_{2}SO_{4}\) * M\(H_{2}SO_{4}\) = 0.11 * 98 = 10.78g
Đáp án:
\(m_{Fe}=5,6(g)\)
\(m_{H_2SO_4}=9,8(g)\)
Giải thích các bước giải:
\(a)\)
\(Pt: Fe+H_2SO_4->FeSO_4+H_2\)
\(b)\)
\(n_{H_2}={2,479}/{24,79}=0,1(mol)\)
\(Theo\ pt: n_{Fe}=n_{H_2}=0,1(mol)\)
\(m_{Fe}=0,1.56=5,6(g)\)
\(c)\)
\(Theo\ pt: n_{H_2SO_4}=n_{H_2}=0,1(mol)\)
\(m_{H_2SO_4}=0,1.98=9,8(g)\)