Question

Đã trả lời bởi chuyên gia

Answer 1

Chào bạn, đây là một bài toán hóa học liên quan đến phản ứng giữa kim loại (Zinc) và axit mạnh (Hydrochloric acid).

Tóm tắt dữ liệu:

Khối lượng Zinc (Zn): mZn=3 gammZn=3 gam
Số mol Hydrochloric acid (HCl): nHCl=300 molnHCl=300 mol
Sản phẩm: Zinc chloride (ZnCl2ZnCl2) và khí Hydrogen (H2H2)
Điều kiện chuẩn (ĐKC): Thường được hiểu là điều kiện tiêu chuẩn (Standard Temperature and Pressure - STP) hoặc điều kiện phòng (Room Temperature and Pressure - RTP). Trong hóa học phổ thông ở Việt Nam, nếu không nói rõ, điều kiện chuẩn thường được hiểu là STP (0∘C0∘C và 1 atm1 atm), trong đó 1 mol khıˊ1 mol khıˊ chiếm thể tích 22.4 lıˊt22.4 lıˊt. Chúng ta sẽ sử dụng giá trị này cho phần B.
A. Lập phương trình hóa học của phản ứng

Phản ứng giữa kim loại Zinc (Zn) và dung dịch Hydrochloric acid (HClHCl) là phản ứng thế, trong đó Zn thay thế H trong axit để tạo thành muối Zinc chloride (ZnCl2ZnCl2) và khí Hydrogen (H2H2).

Phương trình phản ứng chưa cân bằng: Zn+HCl→ZnCl2+H2Zn+HCl→ZnCl2+H2

Cân bằng phương trình:

Bên phải có 2 nguyên tử Cl, nên cần 2 phân tử HCl bên trái.
Các nguyên tố khác đã cân bằng.
Phương trình hóa học đã cân bằng: Zn+2HCl→ZnCl2+H2Zn+2HCl→ZnCl2+H2

B. Tính thể tích khí H2H2 thu được sau phản ứng ở điều kiện chuẩn

Để tính thể tích khí H2H2, ta cần xác định chất phản ứng hết (chất giới hạn).

Tính số mol của các chất tham gia:

Khối lượng mol của Zn: MZn≈65 g/molMZn≈65 g/mol (Sử dụng giá trị gần đúng phổ biến).
Số mol Zn:nZn=mZnMZn=3 gam65 g/mol≈0.04615 molnZn=MZnmZn=65 g/mol3 gam≈0.04615 mol
Số mol HCl đã cho:nHCl=300 molnHCl=300 mol
Xác định chất phản ứng hết (Chất giới hạn): Theo phương trình: Zn+2HCl→ZnCl2+H2Zn+2HCl→ZnCl2+H2 Tỉ lệ mol cần thiết là nHCl2=nZn12nHCl=1nZn.

Số mol HCl cần để phản ứng hết với nZnnZn:nHCl, caˆˋn=2×nZn=2×0.04615 mol≈0.0923 molnHCl, caˆˋn=2×nZn=2×0.04615 mol≈0.0923 mol
So sánh: Ta có nHCl=300 molnHCl=300 mol, lớn hơn rất nhiều so với nHCl, caˆˋn≈0.0923 molnHCl, caˆˋn≈0.0923 mol.
Kết luận: Zinc (Zn) phản ứng hết, và HCl dư. Lượng H2H2 được tính theo số mol của Zn.
Tính số mol và thể tích khí H2H2: Theo phương trình, tỉ lệ mol giữa ZnZn và H2H2 là 1:11:1. nH2=nZn, pư=nZn, ban đaˆˋu≈0.04615 molnH2=nZn, pư=nZn, ban đaˆˋu≈0.04615 mol

Ở điều kiện chuẩn (STP: 0∘C,1 atm0∘C,1 atm), thể tích mol của khí là 22.4 L/mol22.4 L/mol. VH2=nH2×22.4 L/molVH2=nH2×22.4 L/mol VH2≈0.04615 mol×22.4 L/mol≈1.03376 lıˊtVH2≈0.04615 mol×22.4 L/mol≈1.03376 lıˊt

Làm tròn đến hai chữ số thập phân: VH2≈1.03 lıˊtVH2≈1.03 lıˊt.
C. Tính nồng độ mol của dung dịch HCl cần dùng

Nồng độ mol (CMCM) của dung dịch HCl được tính bằng công thức: CM(HCl)=nHCl, đa˜ duˋngVdd HClCM(HCl)=Vdd HClnHCl, đa˜ duˋng Trong đó:

nHCl, đa˜ duˋngnHCl, đa˜ duˋng là số mol HCl đã tham gia phản ứng.
Vdd HClVdd HCl là thể tích dung dịch HCl đã dùng (đơn vị lít).
Từ phần B, ta đã xác định được:

Số mol HCl đã dùng: nHCl, đa˜ duˋng=2×nZn≈0.0923 molnHCl, đa˜ duˋng=2×nZn≈0.0923 mol
Số mol HCl ban đầu có trong dung dịch là nHCl, ban đaˆˋu=300 molnHCl, ban đaˆˋu=300 mol.
Đề bài yêu cầu tính nồng độ mol của dung dịch HCl cần dùng. Điều này có hai cách hiểu:

Cách hiểu 1: Tính nồng độ mol của dung dịch HCl ban đầu (có 300 mol HCl). Để tính nồng độ mol, ta cần biết thể tích dung dịch HCl ban đầu. Đề bài chỉ cho số mol HCl (300 mol300 mol) mà không cho thể tích dung dịch (Vdd HClVdd HCl).

Cách hiểu 2: Tính nồng độ mol tối thiểu của dung dịch HCl để có thể phản ứng hết với 3 gam Zn. Trong trường hợp này, số mol HCl cần dùng là nHCl, caˆˋn≈0.0923 molnHCl, caˆˋn≈0.0923 mol. Tuy nhiên, ta vẫn không có thể tích dung dịch (Vdd HClVdd HCl) tương ứng với số mol này.

Kết luận về phần C:

Thông tin về thể tích dung dịch HCl (Vdd HClVdd HCl) bị thiếu trong đề bài. Do đó, không thể tính được nồng độ mol (CMCM) của dung dịch HCl.

Nếu đề bài có ý cho rằng 300 mol HCl là số mol đã dùng và thể tích dung dịch là 1 lít (một giả định không có cơ sở từ đề bài), thì: CM(HCl)=300 mol1 L=300 MCM(HCl)=1 L300 mol=300 M Tuy nhiên, do thiếu thông tin về thể tích dung dịch, ta phải kết luận rằng không đủ dữ kiện để tính nồng độ mol của dung dịch HCl.

Tóm tắt kết quả:

A. Phương trình hóa học: Zn+2HCl→ZnCl2+H2Zn+2HCl→ZnCl2+H2 B. Thể tích khí H2H2 thu được ở ĐKC (STP): VH2≈1.03 lıˊtVH2≈1.03 lıˊt (với MZn=65 g/molMZn=65 g/mol) C. Nồng độ mol của dung dịch HCl: Không đủ dữ kiện để tính (Thiếu thể tích dung dịch HCl).