Để giải nhanh các bài tập hóa học liên quan đến muối sunfat, đặc biệt trong các kỳ thi, việc nắm vững Công Thức Tính M Muối sunfat là vô cùng quan trọng. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn công thức, cách áp dụng và các ví dụ minh họa chi tiết, giúp bạn tự tin chinh phục mọi bài toán.
1. Công Thức Tính Nhanh Khối Lượng Muối Sunfat
Công thức tính m muối sunfat phụ thuộc vào loại phản ứng:
Dạng 1: Kim loại tác dụng với H2SO4 loãng tạo thành muối sunfat và khí hidro (H2).
Công thức:
m(muối sunfat) = m(kim loại) + 96 * n(H2)
Trong đó:
m(muối sunfat): Khối lượng muối sunfat tạo thành (gam).m(kim loại): Khối lượng kim loại tham gia phản ứng (gam).n(H2): Số mol khí hidro (mol).96: Khối lượng mol của gốc sunfat (SO4²⁻).
Dạng 2: Kim loại tác dụng với H2SO4 đặc, nóng tạo thành muối sunfat, sản phẩm khử (SO2, H2S, S) và nước.
Công thức:
m(muối sunfat) = m(kim loại) + m(SO4²⁻ trong muối)
Trong đó:
m(muối sunfat): Khối lượng muối sunfat tạo thành (gam).m(kim loại): Khối lượng kim loại tham gia phản ứng (gam).m(SO4²⁻ trong muối): Khối lượng gốc sunfat trong muối (gam).
Để tính m(SO4²⁻ trong muối), ta cần xác định số mol gốc sunfat:
n(SO4²⁻ trong muối) = (6nS + 2nSO2 + 8nH2S) * 96
Trong đó:
nS: Số mol lưu huỳnh (S) tạo thành (mol).nSO2: Số mol khí lưu huỳnh đioxit (SO2) tạo thành (mol).nH2S: Số mol khí hidro sunfua (H2S) tạo thành (mol).96: Khối lượng mol của gốc sunfat (SO4²⁻).
Sơ đồ này giúp hệ thống hóa kiến thức về công thức tính nhanh m muối sunfat khi kim loại phản ứng với axit sunfuric đặc.
Lưu ý quan trọng:
- Nếu một sản phẩm khử không xuất hiện trong phản ứng, số mol của nó bằng 0. Ví dụ, nếu chỉ có SO2 tạo thành, thì nS = 0 và nH2S = 0.
- Công thức này chỉ áp dụng khi kim loại phản ứng hết với H2SO4.
2. Những Điều Cần Biết Khi Giải Bài Tập Về Muối Sunfat
- Tính chất thụ động: Các kim loại như Al, Fe, Cr bị thụ động hóa trong H2SO4 đặc, nguội. Điều này có nghĩa là phản ứng sẽ không xảy ra hoặc xảy ra rất chậm.
- Sản phẩm khử của H2SO4 đặc:
- Với các kim loại trung bình như Fe, Cu, Ag, sản phẩm khử thường là SO2.
- Với các kim loại mạnh như Mg, Al, Zn, Cr, sản phẩm khử có thể là SO2, S hoặc H2S, tùy thuộc vào điều kiện phản ứng.
- Hiện tượng thụ động: Axit sunfuric đặc, nguội tạo một lớp oxit trơ trên bề mặt kim loại, ngăn cản phản ứng tiếp diễn. Kim loại bị thụ động sẽ không phản ứng với HCl hoặc H2SO4 loãng.
Hình ảnh minh họa lớp oxit bảo vệ hình thành trên bề mặt kim loại, ngăn cản phản ứng tiếp tục.
3. Bài Tập Minh Họa Về Tính M Muối Sunfat
Để hiểu rõ hơn về cách áp dụng công thức, hãy cùng xem xét một số ví dụ sau:
Ví dụ 1: Hòa tan hoàn toàn 10 gam hỗn hợp gồm Mg và Fe vào dung dịch H2SO4 loãng dư, thu được 5,6 lít khí H2 (đktc). Tính khối lượng muối sunfat khan thu được sau phản ứng.
Giải:
Áp dụng công thức: m(muối sunfat) = m(kim loại) + 96 * n(H2)
Ta có:
m(kim loại) = 10 gamn(H2) = 5,6 / 22,4 = 0,25 mol
Vậy: m(muối sunfat) = 10 + 96 * 0,25 = 34 gam
Ví dụ 2: Cho 5,6 gam Fe tác dụng hoàn toàn với dung dịch H2SO4 đặc, nóng dư, thu được V lít khí SO2 (đktc). Tính khối lượng muối thu được sau phản ứng.
Giải:
Phương trình hóa học: 2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
Số mol Fe: n(Fe) = 5,6 / 56 = 0,1 mol
Theo phương trình, số mol Fe2(SO4)3: n(Fe2(SO4)3) = 0,5 * n(Fe) = 0,05 mol
Khối lượng muối thu được: m(Fe2(SO4)3) = 0,05 * 400 = 20 gam
Hoặc có thể giải theo cách khác:
Số mol SO2: n(SO2) = 1,5 * n(Fe) = 0,15 mol
m(muối) = m(kim loại) + n(SO4²⁻ trong muối) * 96
n(SO4²⁻ trong muối) = n(SO2) = 0,15 mol
m(muối) = 5,6 + 0,15 * 96 = 20 gam
Ví dụ 3: Hòa tan hết m gam Fe trong dung dịch H2SO4 đặc nóng thu được 3,36 lít khí SO2 (đktc) duy nhất và dung dịch X. Cô cạn dung dịch X thu được 48 gam muối khan. Giá trị của m là:
Giải:
Công thức này liên quan đến việc xác định số mol electron trao đổi, một yếu tố quan trọng trong tính toán.
Số mol SO2: n(SO2) = 3,36/22,4 = 0,15 mol
Ta có phương trình phản ứng:
2Fe + 6H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O
=> nFe2(SO4)3 = 1/3 nSO2 = 0,15/3 = 0,05 mol
=> mFe2(SO4)3 = 0,05 . 400 = 20 gam
Hoặc có thể giải theo cách khác:
Bảo toàn khối lượng ta có:
mFe + mSO4(2-) = mmuối
=> mFe = 48 – 0,15 . 96 = 33,6 gam (Vô lý)
Vậy bài toán có vấn đề, xem lại đề.
4. Kết Luận
Nắm vững công thức tính m muối sunfat và các lưu ý quan trọng sẽ giúp bạn giải nhanh và chính xác các bài tập liên quan. Hãy luyện tập thường xuyên để thành thạo và tự tin hơn khi đối mặt với các bài toán hóa học trong các kỳ thi.
