hỗn hợp A gồm k và al lấy m gam hỗn hợp A cho vào nước dư thu được…

Chào em, để giải quyết bài toán hóa học lớp 9 này, thầy hướng dẫn em phân tích từng thí nghiệm một cách logic và chi tiết nhất nhé.

Bước 1: Phân tích các dữ kiện trong bài toán

• Gọi số mol của Kali (K) trong m gam hỗn hợp A là x (mol).
• Gọi số mol của Nhôm (Al) trong m gam hỗn hợp A là y (mol).
• Khí thu được trong cả hai thí nghiệm đều là khí hi-đrô, được đo ở điều kiện tiêu chuẩn (đktc).
• Thể tích khí hi-đrô ở đktc được đổi sang số mol bằng cách lấy thể tích chia cho 22,4.

Bước 2: Xử lý thí nghiệm 1 (cho m gam hỗn hợp A vào nước dư)

• Khi cho m gam hỗn hợp A vào nước dư, Kali sẽ phản ứng trước với nước để tạo ra dung dịch kiềm và giải phóng khí hi-đrô.
• Phương trình hóa học: K cộng nước tạo thành KOH cộng với 1/2 H2.
• Theo phương trình, số mol khí hi-đrô do Kali sinh ra bằng một nửa số mol của Kali, tức là bằng 0,5x (mol).
• Tiếp theo, dung dịch kiềm (KOH) sinh ra ở trên sẽ hòa tan phần kim loại Nhôm còn dư.
• Phương trình hóa học: Al cộng KOH cộng nước tạo thành KAlO2 cộng với 3/2 H2.
• Theo phương trình này, số mol khí hi-đrô do Nhôm sinh ra bằng 1,5 lần số mol của Nhôm, tức là bằng 1,5y (mol).
• Đề bài cho biết có dung dịch B và phần không tan C. Điều này chứng tỏ trong thí nghiệm 1, Nhôm còn dư và Kali đã phản ứng hết.
• Tổng số mol khí hi-đrô thu được ở thí nghiệm 1 là: 8,96 chia cho 22,4 bằng 0,4 (mol).
• Ta có phương trình đại số thứ nhất: 0,5x cộng 1,5y bằng 0,4.

Bước 3: Xử lý thí nghiệm 2 (cho 2m gam hỗn hợp A vào dung dịch KOH dư)

• Khi tăng lượng hỗn hợp lên gấp đôi (2m gam), thì số mol của mỗi kim loại trong hỗn hợp cũng tăng lên gấp đôi, tương ứng là 2x mol Kali và 2y mol Nhôm.
• Khi cho 2m gam hỗn hợp này vào dung dịch kiềm (KOH) dư, cả Kali và Nhôm đều phản ứng hoàn toàn vì KOH dùng dư.
• Kali phản ứng với nước trong dung dịch kiềm cũng sinh ra số mol hi-đrô bằng một nửa số mol của nó, tức là: 0,5 nhân 2x bằng x (mol).
• Nhôm phản ứng hết với dung dịch KOH dư sinh ra số mol hi-đrô là: 1,5 nhân 2y bằng 3y (mol).
• Tổng số mol khí hi-đrô thu được ở thí nghiệm 2 là: 24,64 chia cho 22,4 bằng 1,1 (mol).
• Ta có phương trình đại số thứ hai: x cộng 3y bằng 1,1.

Bước 4: Giải hệ phương trình tìm số mol x và y

• Từ phương trình thứ nhất: 0,5x cộng 1,5y bằng 0,4.
• Từ phương trình thứ hai: x cộng 3y bằng 1,1 (nếu nhân đôi phương trình một lên ta sẽ thấy 2 nhân (0,5x cộng 1,5y) bằng x cộng 3y, nhưng ở thí nghiệm 1 nhôm dư nên ta dùng hệ hai phương trình gồm: 0,5x cộng 1,5y bằng 0,4 và x cộng 3y bằng 1,1? Chờ chút, để thầy kiểm tra lại tỉ lệ).
• À, ở thí nghiệm 1, vì Nhôm còn dư nên ta có tỉ lệ số mol phản ứng. Tuy nhiên, để giải nhanh hệ, ta lấy phương trình 2 chia đôi: (x cộng 3y) chia 2 bằng 0,55, trong khi tổng mol H2 thí nghiệm 1 chỉ là 0,4. Điều này hoàn toàn hợp lý vì thí nghiệm 1 Nhôm chưa phản ứng hết mà chỉ phản ứng một phần vừa đủ với lượng KOH sinh ra từ Kali.
• Giải hệ phương trình gồm: 0,5x cộng 1,5y bằng 0,4 và x cộng 3y bằng 1,1. Nhân phương trình đầu với 2 ta được: x cộng 3y bằng 0,8. Nhưng phương trình hai là x cộng 3y bằng 1,1. Hệ này vô nghiệm ư?
• Thầy tính lại nhé: Ở thí nghiệm 1, khối lượng là m gam, số mol K là x, số mol Al phản ứng là y_p. Khí H2 gồm do K sinh ra (0,5x) và do Al phản ứng sinh ra (1,5y_p). Tổng mol H2 là 0,4. Vậy 0,5x cộng 1,5y_p bằng 0,4.
• Mặt khác, ở thí nghiệm 1, toàn bộ K (x mol) tác dụng hết với nước sinh ra đúng x mol KOH. Lượng KOH này vừa đủ để hòa tan y_p mol Nhôm. Theo phương trình, tỉ lệ số mol Al phản ứng bằng số mol KOH, tức là y_p bằng x.
• Thay y_p bằng x vào phương trình mol khí thí nghiệm 1: 0,5x cộng 1,5x bằng 0,4. Suy ra 2x bằng 0,4. Vậy x bằng 0,2 (mol).
• Vì y_p bằng x nên số mol Nhôm đã phản ứng ở thí nghiệm 1 là 0,2 mol, và lượng KOH sinh ra là 0,2 mol hòa tan hết 0,2 mol Nhôm, phần không tan C chính là lượng Nhôm còn dư.
• Chuyển sang thí nghiệm 2: Lấy 2m gam hỗn hợp (gấp đôi, tức là có 2x mol K và 2y mol Al ban đầu) cho vào KOH dư. Toàn bộ 2x mol K và toàn bộ 2y mol Al đều phản ứng hết.
• Số mol H2 ở thí nghiệm 2 là: 0,5 nhân (2x) cộng 1,5 nhân (2y) bằng 1,1. Tức là x cộng 3y bằng 1,1.
• Vì x bằng 0,2, ta thay vào phương trình này: 0,2 cộng 3y bằng 1,1. Suy ra 3y bằng 0,9. Vậy y bằng 0,3 (mol).
• Vậy trong m gam hỗn hợp A ban đầu có: số mol Kali bằng 0,2 mol và số mol Nhôm bằng 0,3 mol.

Bước 5: Tính khối lượng mỗi kim loại trong m gam hỗn hợp A

• Khối lượng mol nguyên tử của Kali là 39 gam trên mol.
• Khối lượng của Kali trong m gam hỗn hợp A là: 0,2 nhân 39 bằng 7,8 (gam).
• Khối lượng mol nguyên tử của Nhôm là 27 gam trên mol.
• Khối lượng của Nhôm trong m gam hỗn hợp A là: 0,3 nhân 27 bằng 8,1 (gam).

Kết luận: Khối lượng của Kali trong m gam hỗn hợp A là 7,8 gam và khối lượng của Nhôm trong m gam hỗn hợp A là 8,1 gam. Chúc các em học tốt và luôn cẩn thận khi lập luận các bài toán hỗn hợp nhé!