Bài toán hóa học về phản ứng của kim loại với axit là một dạng bài tập phổ biến. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào một bài toán cụ thể: phản ứng của Một Hỗn Hợp Gồm 13 Gam Kẽm và 5,6 gam sắt với axit sunfuric loãng dư.
Đề bài cụ thể như sau:
Một hỗn hợp gồm 13 gam kẽm và 5,6 gam sắt tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng, dư. Tính thể tích khí hidro (đktc) được giải phóng sau phản ứng.
A. 4,48 lít.
B. 2,24 lít
C. 6,72 lít.
D. 67,2 lít.
Phân Tích Bài Toán và Phương Pháp Giải
Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần thực hiện các bước sau:
- Tính số mol của kẽm (Zn) và sắt (Fe): Dựa vào khối lượng mol của mỗi kim loại, ta có thể dễ dàng tính được số mol tương ứng.
- Viết phương trình hóa học của phản ứng: Kẽm và sắt đều phản ứng với axit sunfuric loãng tạo thành muối sunfat và khí hidro.
- Xác định số mol khí hidro tạo thành: Dựa vào phương trình hóa học, ta có thể xác định được mối quan hệ giữa số mol kim loại phản ứng và số mol khí hidro tạo thành.
- Tính thể tích khí hidro: Sử dụng công thức tính thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc): V = n * 22,4.
Lời Giải Chi Tiết
Bước 1: Tính số mol của kẽm và sắt
- Số mol kẽm (nZn) = 13 gam / 65 g/mol = 0,2 mol
- Số mol sắt (nFe) = 5,6 gam / 56 g/mol = 0,1 mol
Bước 2: Viết phương trình hóa học của phản ứng
- Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
- Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Bước 3: Xác định số mol khí hidro tạo thành
Alt text: Hình ảnh minh họa phản ứng hóa học giữa kẽm (Zn) và sắt (Fe) với axit sunfuric (H2SO4) tạo thành muối sunfat (ZnSO4, FeSO4) và khí hidro (H2).
Từ phương trình hóa học, ta thấy:
- 1 mol Zn tạo ra 1 mol H2
- 1 mol Fe tạo ra 1 mol H2
Vậy, tổng số mol khí hidro tạo thành là:
nH2 = nZn + nFe = 0,2 mol + 0,1 mol = 0,3 mol
Bước 4: Tính thể tích khí hidro
Thể tích khí hidro (đktc) là:
VH2 = 0,3 mol * 22,4 lít/mol = 6,72 lít
Kết luận:
Thể tích khí hidro (đktc) được giải phóng sau phản ứng là 6,72 lít. Vậy đáp án đúng là C.
Mở Rộng và Ứng Dụng
Bài toán này có thể được mở rộng bằng cách thay đổi axit phản ứng, thêm các kim loại khác vào hỗn hợp, hoặc yêu cầu tính khối lượng muối tạo thành. Việc nắm vững các kiến thức cơ bản về phản ứng hóa học, số mol và định luật bảo toàn khối lượng sẽ giúp bạn dễ dàng giải quyết các bài toán tương tự.
Alt text: Biểu đồ minh họa các bước tính toán số mol chất tham gia và sản phẩm trong một phản ứng hóa học điển hình, tập trung vào việc sử dụng phương trình hóa học và tỷ lệ mol để giải quyết bài toán.
Ngoài ra, kiến thức về phản ứng của kim loại với axit còn có nhiều ứng dụng thực tế trong đời sống và công nghiệp, ví dụ như:
- Sản xuất hidro để làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác.
- Tẩy rửa các vật dụng kim loại bị gỉ sét.
- Điều chế các loại muối kim loại.
Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan và chi tiết về cách giải bài toán hóa học liên quan đến phản ứng của một hỗn hợp gồm 13 gam kẽm và sắt với axit sunfuric. Chúc bạn học tốt!
