Hòa Tan 1.12 Gam Fe Bằng 300ml Dung Dịch Hcl 0.2 M: Giải Chi Tiết & Mở Rộng

donghochetacdh

6 hours ago

Bài toán hòa tan sắt (Fe) trong dung dịch axit clohydric (HCl) là một ví dụ điển hình trong hóa học vô cơ, thường gặp trong các bài kiểm tra và kỳ thi. Việc hiểu rõ bản chất phản ứng, cách tính toán số mol và áp dụng các định luật bảo toàn là rất quan trọng để giải quyết các bài toán tương tự. Dưới đây là phân tích chi tiết bài toán “hòa tan 1.12 gam Fe bằng 300ml dung dịch HCl 0.2 M”, mở rộng thêm các khía cạnh liên quan và tối ưu cho SEO.

Đề bài: Hòa tan 1,12 gam Fe bằng 300ml dung dịch HCl 0,2M, thu được dung dịch X và khí H2. Cho dung dịch AgNO3 dư vào dung dịch X, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) và m gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của m.

Lời giải chi tiết:

Tính số mol các chất:
- Số mol Fe: n(Fe) = 1.12 / 56 = 0.02 mol
- Số mol HCl: n(HCl) = 0.3 * 0.2 = 0.06 mol
Viết phương trình phản ứng và xác định chất dư:

Phương trình phản ứng: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

Theo phương trình, 1 mol Fe phản ứng với 2 mol HCl.

Ta có tỉ lệ: n(Fe) / 1 = 0.02 và n(HCl) / 2 = 0.03

Vì 0.02 < 0.03 nên Fe hết, HCl dư.

Alt text: Minh họa phương trình phản ứng hóa học giữa kim loại sắt (Fe) và axit clohydric (HCl) tạo thành dung dịch sắt(II) clorua (FeCl2) và giải phóng khí hidro (H2). Phương trình cân bằng cho thấy 1 mol Fe phản ứng với 2 mol HCl.

Số mol FeCl2 tạo thành: n(FeCl2) = n(Fe) = 0.02 mol

Số mol HCl dư: n(HCl dư) = 0.06 – 2 * 0.02 = 0.02 mol
Phản ứng của dung dịch X với AgNO3:

Dung dịch X gồm FeCl2 và HCl dư. Khi cho AgNO3 vào, xảy ra các phản ứng:
- AgNO3 + HCl → AgCl↓ + HNO3
- FeCl2 + 2AgNO3 → 2AgCl↓ + Fe(NO3)2
- Quan trọng: 3Fe²⁺ + NO3^– + 4H⁺ -> 3Fe³⁺ + NO + 2H2O (Phản ứng tạo khí NO)
- Fe²⁺ + Ag⁺ → Ag + Fe³⁺ (Phản ứng này xảy ra do Fe²⁺ còn dư sau phản ứng với NO3^–)
Tính số mol kết tủa AgCl và Ag:
- Số mol AgCl tạo thành từ HCl dư: n(AgCl) = n(HCl dư) = 0.02 mol
- Số mol AgCl tạo thành từ FeCl2: n(AgCl) = 2 n(FeCl2) = 2 0.02 = 0.04 mol
Tổng số mol AgCl: n(AgCl) = 0.02 + 0.04 = 0.06 mol
- Fe²⁺ phản ứng với NO3^–: Theo phương trình ion rút gọn, 3 mol Fe²⁺ phản ứng tạo 1 mol NO. Số mol Fe²⁺ phản ứng là x, thì n(NO) = x/3. H⁺ tham gia phản ứng từ HCl dư.
- Tính lượng Fe²⁺ còn dư sau phản ứng với NO3^– để phản ứng với Ag⁺.
  Số mol Fe²⁺ phản ứng với NO3^– : 3x = n(Fe2+) pư => x = 0.0067 mol.
  Vậy số mol Fe²⁺ dư = 0.02 – 0.0067 = 0.0133 mol
- Số mol Ag tạo thành từ Fe²⁺ dư: n(Ag) = n(Fe²⁺ dư) = 0.0133 mol (làm tròn thành 0.005 mol như đáp án gốc là sai sót)
Tính khối lượng kết tủa:
- Khối lượng AgCl: m(AgCl) = 0.06 * 143.5 = 8.61 gam
- Khối lượng Ag: m(Ag) = 0.0133 * 108 = 1.4364 gam
Tổng khối lượng kết tủa: m = m(AgCl) + m(Ag) = 8.61 + 1.4364 = 10.0464 gam

Alt text: Hình ảnh kết tủa trắng của bạc clorua (AgCl) sau phản ứng giữa ion bạc (Ag+) và ion clorua (Cl-), một minh chứng trực quan cho phản ứng trao đổi ion trong dung dịch.

Kết luận:

Giá trị của m (khối lượng kết tủa) là 10.0464 gam. Cần lưu ý đến phản ứng của Fe²⁺ với Ag⁺ tạo thành Ag, nếu bỏ qua bước này sẽ dẫn đến kết quả sai.

Mở rộng và tối ưu SEO:

Từ khóa: Hòa tan Fe trong HCl, phản ứng của FeCl2 với AgNO3, bài toán hóa học về sắt, tính khối lượng kết tủa, dung dịch AgNO3.
Các lỗi thường gặp: Học sinh thường bỏ quên phản ứng Fe²⁺ + Ag⁺, dẫn đến thiếu khối lượng Ag trong kết tủa.
Ứng dụng thực tế: Phản ứng này được ứng dụng trong phân tích định lượng, nhận biết ion Cl^– trong dung dịch.
Bài tập tương tự: Thay đổi nồng độ HCl, khối lượng Fe, hoặc thay AgNO3 bằng chất khác để tạo ra các bài tập phức tạp hơn.

Lưu ý:

Luôn kiểm tra chất dư sau phản ứng đầu tiên.
Viết đầy đủ các phương trình phản ứng, đặc biệt là các phản ứng ion rút gọn.
Sử dụng các định luật bảo toàn (khối lượng, điện tích) để kiểm tra kết quả.

Hy vọng bài giải chi tiết này giúp bạn hiểu rõ hơn về bài toán “Hòa Tan 1 12 Gam Fe Bằng 300ml Dung Dịch Hcl 0 2 M” và các kiến thức liên quan.