Phần a) Viết phương trình hóa học và tính m (giả sử hiệu suất phản ứng đạt 100%).

Bước 1: Xác định chất phản ứng và sản phẩm.
Đề bài cho biết chúng ta nung nóng Fe(OH)₃ trong không khí ở nhiệt độ cao.
Fe(OH)₃ là sắt(III) hiđroxit, một bazơ không tan.
Khi nung nóng các hiđroxit kim loại không tan ở nhiệt độ cao, chúng thường bị phân hủy thành oxit kim loại tương ứng và nước.
Trong trường hợp này, Fe(OH)₃ sẽ phân hủy thành Fe₂O₃ (sắt(III) oxit) và H₂O (nước).

Bước 2: Viết phương trình hóa học của phản ứng.
Ta có phương trình phản ứng chưa cân bằng như sau:
Fe(OH)₃ —t^o—> Fe₂O₃ + H₂O

Để cân bằng phương trình, chúng ta cần đảm bảo số nguyên tử của mỗi nguyên tố bằng nhau ở hai vế.
– Bên trái có 1 nguyên tử Fe, bên phải có 2 nguyên tử Fe. Ta thêm hệ số 2 trước Fe(OH)₃.
2Fe(OH)₃ —t^o—> Fe₂O₃ + H₂O
– Bây giờ, ta đếm nguyên tử Oxi: Bên trái có 2 * 3 = 6 nguyên tử Oxi. Bên phải có 3 nguyên tử Oxi trong Fe₂O₃ và 1 nguyên tử Oxi trong H₂O, tổng cộng là 4 nguyên tử Oxi.
– Đếm nguyên tử Hiđro: Bên trái có 2 * 3 = 6 nguyên tử Hiđro. Bên phải có 2 nguyên tử Hiđro.
– Ta thấy số nguyên tử Oxi và Hiđro chưa cân bằng. Hãy thử cân bằng nguyên tử Oxi bằng cách điều chỉnh hệ số của H₂O.
Nếu ta đặt hệ số 3 trước H₂O:
2Fe(OH)₃ —t^o—> Fe₂O₃ + 3H₂O
– Kiểm tra lại:
– Fe: 2 (trái) = 2 (phải) –> Cân bằng.
– O: 2 3 = 6 (trái); 3 + 3 1 = 6 (phải) –> Cân bằng.
– H: 2 3 = 6 (trái); 3 2 = 6 (phải) –> Cân bằng.
Vậy, phương trình hóa học đã cân bằng là:
2Fe(OH)₃ —t^o—> Fe₂O₃ + 3H₂O

Bước 3: Phân tích mối liên hệ giữa khối lượng giảm và chất bay hơi.
Đề bài cho biết khối lượng chất rắn giảm 5,4 gam. Chất rắn ban đầu là Fe(OH)₃. Sau phản ứng, chất rắn còn lại là Fe₂O₃.
Sự giảm khối lượng này chính là khối lượng của chất đã bay hơi ra khỏi hệ, đó chính là nước (H₂O).
Vậy, khối lượng nước sinh ra trong phản ứng là 5,4 gam.

Bước 4: Tính số mol của nước sinh ra.
Để tính số mol, chúng ta cần biết khối lượng mol của H₂O.
Khối lượng mol của H: M_H = 1 gam/mol
Khối lượng mol của O: M_O = 16 gam/mol
Khối lượng mol của H₂O: M_H2O = 2 M_H + M_O = 2 1 + 16 = 18 gam/mol.

Số mol H₂O sinh ra là:
\( n_{H_2O} = \frac{\text{khối lượng } H_2O}{\text{Khối lượng mol } H_2O} = \frac{5,4 \text{ gam}}{18 \text{ gam/mol}} = 0,3 \text{ mol} \)

Bước 5: Tính số mol Fe(OH)₃ đã phản ứng dựa vào phương trình hóa học.
Từ phương trình hóa học đã cân bằng: 2Fe(OH)₃ —> Fe₂O₃ + 3H₂O
Tỉ lệ mol giữa Fe(OH)₃ và H₂O là 2:3.
Điều này có nghĩa là cứ 2 mol Fe(OH)₃ phản ứng thì sinh ra 3 mol H₂O.

Vậy, số mol Fe(OH)₃ đã phản ứng là:
\( n_{Fe(OH)_3} = n_{H_2O} \times \frac{2}{3} = 0,3 \text{ mol} \times \frac{2}{3} = 0,2 \text{ mol} \)

Bước 6: Tính khối lượng m của Fe(OH)₃.
Trước hết, chúng ta cần tính khối lượng mol của Fe(OH)₃.
Khối lượng mol của Fe: M_Fe = 56 gam/mol
Khối lượng mol của O: M_O = 16 gam/mol
Khối lượng mol của H: M_H = 1 gam/mol
Khối lượng mol của Fe(OH)₃: M_Fe(OH)3 = M_Fe + 3 (M_O + M_H) = 56 + 3 (16 + 1) = 56 + 3 * 17 = 56 + 51 = 107 gam/mol.

Khối lượng m của Fe(OH)₃ là:
\( m = n_{Fe(OH)_3} \times M_{Fe(OH)_3} = 0,2 \text{ mol} \times 107 \text{ gam/mol} = 21,4 \text{ gam} \)

Vậy, m = 21,4 gam.

Phần b) Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần để hòa tan hết m gam Fe(OH)₃ nói trên.

Bước 1: Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa Fe(OH)₃ và HCl.
Fe(OH)₃ là một bazơ không tan. HCl là một axit mạnh.
Phản ứng giữa bazơ không tan và axit tạo thành muối và nước.
Sắt(III) hiđroxit phản ứng với axit clohiđric tạo thành sắt(III) clorua (FeCl₃) và nước (H₂O).
Phương trình hóa học chưa cân bằng:
Fe(OH)₃ + HCl —> FeCl₃ + H₂O

Để cân bằng phương trình:
– Bên trái có 1 nguyên tử Fe, bên phải có 1 nguyên tử Fe –> Cân bằng.
– Bên trái có 3 nhóm OH, bên phải có 1 nguyên tử O và 2 nguyên tử H trong H₂O.
– Bên trái có 1 nguyên tử Cl, bên phải có 3 nguyên tử Cl. Ta thêm hệ số 3 trước HCl.
Fe(OH)₃ + 3HCl —> FeCl₃ + H₂O
– Kiểm tra lại nguyên tử O và H:
– O: 3 (trái) = 1 (phải) –> Chưa cân bằng.
– H: 3 + 3 = 6 (trái); 2 (phải) –> Chưa cân bằng.
– Ta thấy số nguyên tử Oxi và Hiđro chưa cân bằng. Hãy thử cân bằng nguyên tử Oxi và Hiđro bằng cách điều chỉnh hệ số của H₂O.
Nếu ta đặt hệ số 3 trước H₂O:
Fe(OH)₃ + 3HCl —> FeCl₃ + 3H₂O
– Kiểm tra lại:
– Fe: 1 (trái) = 1 (phải) –> Cân bằng.
– Cl: 3 (trái) = 3 (phải) –> Cân bằng.
– O: 3 (trái) = 3 * 1 = 3 (phải) –> Cân bằng.
– H: 3 + 3 = 6 (trái); 3 * 2 = 6 (phải) –> Cân bằng.
Vậy, phương trình hóa học đã cân bằng là:
Fe(OH)₃ + 3HCl —> FeCl₃ + 3H₂O

Bước 2: Xác định số mol của Fe(OH)₃ cần hòa tan.
Ở phần a, chúng ta đã tính được m = 21,4 gam Fe(OH)₃.
Số mol của Fe(OH)₃ là:
\( n_{Fe(OH)_3} = 0,2 \text{ mol} \) (đã tính ở phần a)

Bước 3: Tính số mol HCl cần dùng dựa vào phương trình hóa học.
Từ phương trình hóa học đã cân bằng: Fe(OH)₃ + 3HCl —> FeCl₃ + 3H₂O
Tỉ lệ mol giữa Fe(OH)₃ và HCl là 1:3.
Điều này có nghĩa là cứ 1 mol Fe(OH)₃ phản ứng thì cần dùng 3 mol HCl.

Vậy, số mol HCl cần dùng là:
\( n_{HCl} = n_{Fe(OH)_3} \times 3 = 0,2 \text{ mol} \times 3 = 0,6 \text{ mol} \)

Bước 4: Tính thể tích dung dịch HCl 2M cần dùng.
Dung dịch HCl có nồng độ 2M. M có nghĩa là mol/lít.
Nồng độ mol của dung dịch (C_M) được tính bằng công thức:
\( C_M = \frac{\text{số mol chất tan}}{\text{thể tích dung dịch (lít)}} \)
\( C_M = \frac{n}{V} \)

Chúng ta cần tìm thể tích dung dịch V. Từ công thức trên, ta có:
\( V = \frac{n}{C_M} \)

Trong đó:
\( n_{HCl} = 0,6 \text{ mol} \)
\( C_M = 2 \text{ M} = 2 \text{ mol/lít} \)

Vậy, thể tích dung dịch HCl cần dùng là:
\( V_{HCl} = \frac{0,6 \text{ mol}}{2 \text{ mol/lít}} = 0,3 \text{ lít} \)

Để đổi sang đơn vị mililít (ml), ta nhân với 1000:
\( V_{HCl} = 0,3 \text{ lít} \times 1000 \text{ ml/lít} = 300 \text{ ml} \)

Vậy, thể tích dung dịch HCl 2M cần để hòa tan hết m gam Fe(OH)₃ là 0,3 lít hoặc 300 ml.

Cô hy vọng các em đã nắm vững cách giải bài tập này. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé!