Bài toán hoá học này liên quan đến phản ứng của hỗn hợp kim loại nhôm (Al) và magie (Mg) với axit nitric (HNO3) loãng, một chủ đề quan trọng trong chương trình hóa học phổ thông và luyện thi đại học. Việc “Hoà Tan Hoàn Toàn 8 862” hỗn hợp này tạo ra dung dịch X và hỗn hợp khí Y, đòi hỏi chúng ta phải hiểu rõ các phản ứng xảy ra và cách áp dụng định luật bảo toàn electron.
Khi “hoà tan hoàn toàn 8 862” gam hỗn hợp Al và Mg trong HNO3, một số phản ứng có thể xảy ra, tạo ra các sản phẩm khử khác nhau của nitơ. Điều quan trọng là xác định các sản phẩm khử này (trong trường hợp này là NO và N2O) và số mol của chúng để giải quyết bài toán.
Dưới đây là phân tích chi tiết và phương pháp giải quyết bài toán:
-
Xác định các chất khí tạo thành: Đề bài cho biết hỗn hợp khí Y gồm 2 khí không màu, một trong số đó hóa nâu trong không khí. Khí hóa nâu trong không khí chắc chắn là NO. Vì vậy, khí còn lại phải là một oxit nitơ khác. Dữ kiện về khối lượng mol trung bình của Y cho phép xác định khí còn lại là N2O.
-
Tính số mol của các khí: Với thể tích và khối lượng của hỗn hợp khí Y, ta có thể tính được số mol của NO và N2O. Cụ thể, ta có nNO = nN2O = 0,07 mol.
-
Thiết lập phương trình bảo toàn electron: Phản ứng giữa Al, Mg và HNO3 là một phản ứng oxi hóa khử. Al và Mg đóng vai trò chất khử, còn HNO3 đóng vai trò chất oxi hóa. Ta cần thiết lập phương trình bảo toàn electron, trong đó tổng số mol electron nhường của Al và Mg bằng tổng số mol electron nhận của HNO3 để tạo thành NO và N2O.
-
Giải hệ phương trình: Gọi số mol của Al là a và số mol của Mg là b. Ta có hệ hai phương trình:
- 27a + 24b = 8,862 (theo khối lượng của hỗn hợp Al và Mg)
- 3a + 2b = 0,77 (theo bảo toàn electron)
-
Tính phần trăm khối lượng của Al: Giải hệ phương trình trên, ta tìm được a = 0,042 và b = 0,322. Từ đó, ta tính được phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là (0,042 27 / 8,862) 100% = 12,8%.
Sơ đồ tư duy tóm tắt quá trình phản ứng khi hoà tan hoàn toàn 8 862g hỗn hợp Al và Mg trong HNO3, tạo ra các sản phẩm khử và dung dịch muối.
Kết luận:
Kết quả cuối cùng cho thấy phần trăm khối lượng của Al trong hỗn hợp ban đầu là 12,8%. Việc “hoà tan hoàn toàn 8 862” gam hỗn hợp không chỉ là một con số, mà là chìa khóa để giải quyết bài toán thông qua việc áp dụng các định luật và nguyên tắc hóa học. Bài toán này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về phản ứng oxi hóa khử, bảo toàn electron, và kỹ năng giải hệ phương trình.
