Một mẫu đồng bị lẫn tạp chất là nhôm và sắt. Để xác định hàm lượng…
Giup mình với ạ
Chào em, một câu hỏi Hóa học lớp 9 rất hay và thực tế phải không nào! Để giải quyết bài toán hỗn hợp kim loại tác dụng với axit, thầy trò ta hãy phân tích từng bước một cách thật logic nhé.
Bước 1: Phân tích hiện tượng và bản chất hóa học
Khi cho mẫu đồng lẫn nhôm và sắt vào dung dịch axit clohidric:
- Đồng là kim loại đứng sau hidro trong dãy hoạt động hóa học nên đồng không phản ứng với axit clohidric. Lượng chất rắn không tan chính là khối lượng của đồng nguyên chất và có thể còn dư nếu kim loại phản ứng chưa hết.
- Nhôm và sắt là những kim loại đứng trước hidro nên chúng sẽ phản ứng với axit clohidric để tạo thành muối và khí hidro thoát ra.
Bước 2: Tính toán lượng axit clohidric đã phản ứng
Đầu tiên, chúng ta cần đổi thể tích dung dịch axit clohidric ra lít:
- Thể tích dung dịch là một trăm mi-li-lít, đổi bằng không phẩy một lít.
- Số mol axit clohidric ban đầu bằng nồng độ nhân thể tích, lấy hai nhân với không phẩy một, bằng không phẩy hai mol.
- Số mol axit clohidric còn lại sau phản ứng bằng nồng độ mới nhân thể tích, lấy một phẩy sáu nhân với không phẩy một, bằng không phẩy một sáu mol.
- Số mol axit clohidric đã tham gia phản ứng với nhôm và sắt bằng số mol ban đầu trừ đi số mol còn lại, lấy không phẩy hai trừ đi không phẩy một sáu, bằng không phẩy không bốn mol.
Bước 3: Đặt ẩn và lập hệ phương trình khối lượng
Gọi số mol của nhôm có trong mẫu là x (mol).
Gọi số mol của sắt có trong mẫu là y (mol).
Theo các phương trình hóa học của nhôm và sắt tác dụng với axit clohidric:
- Nhôm phản ứng với ba axit clohidric tạo ra muối nhôm clorua và khí hidro. Vậy số mol axit clohidric phản ứng với nhôm là ba nhân x.
- Sắt phản ứng với hai axit clohidric tạo ra muối sắt hai clorua và khí hidro. Vậy số mol axit clohidric phản ứng với sắt là hai nhân y.
- Tổng số mol axit clohidric phản ứng là ba nhân x cộng hai nhân y, và tổng này bằng không phẩy không bốn mol. (Ta có phương trình thứ nhất).
Tiếp theo, chúng ta xét về khối lượng chất rắn không tan sau phản ứng. Đề bài cho biết sau phản ứng còn lại bốn phẩy bốn mươi lăm gam chất rắn không tan. Lượng này bao gồm đồng và có thể có kim loại phản ứng dư. Tuy nhiên, trong các bài toán dạng này, để tính được hàm lượng tạp chất nhôm và sắt, ta hiểu rằng lượng chất rắn không tan chính là khối lượng của đồng (vì nhôm và sắt đã tan hết vào dung dịch).
- Khối lượng đồng bằng tổng khối lượng mẫu trừ đi tổng khối lượng nhôm và sắt ban đầu.
- Khối lượng nhôm bằng hai mươi bảy nhân x (gam).
- Khối lượng sắt bằng năm mươi lăm nhân y (gam).
- Khối lượng đồng bằng năm (tổng khối lượng mẫu) trừ đi ngoặc mở hai mươi bảy nhân x cộng năm mươi lăm nhân y ngoặc đóng bằng bốn phẩy bốn mươi lăm gam.
- Rút gọn phương trình trên ta được: hai mươi bảy nhân x cộng năm mươi lăm nhân y bằng năm trừ đi bốn phẩy bốn mươi lăm, kết quả bằng không phẩy năm mươi lăm gam. (Ta có phương trình thứ hai).
Bước 4: Giải hệ phương trình và tính phần trăm
Từ phương trình số mol axit và phương trình khối lượng hỗn hợp kim loại, ta có hệ phương trình:
- Ba nhân x cộng hai nhân y bằng không phẩy không bốn.
- Hai mươi bảy nhân x cộng năm mươi lăm nhân y bằng không phẩy năm mươi lăm.
Giải hệ phương trình này, ta tìm được:
- Giá trị của x bằng không phẩy không một mol (số mol nhôm).
- Giá trị của y bằng không phẩy không không lăm mol (số mol sắt).
Bây giờ, chúng ta tính khối lượng và hàm lượng phần trăm của từng tạp chất trong năm gam mẫu ban đầu:
- Khối lượng nhôm bằng khối lượng mol của nhôm (hai mươi bảy) nhân với số mol (không phẩy không một), bằng không phẩy hai bảy gam.
- Phần trăm khối lượng nhôm trong mẫu bằng khối lượng nhôm chia cho tổng khối lượng mẫu rồi nhân một trăm phần trăm, lấy không phẩy hai bảy chia cho năm nhân một trăm phần trăm, kết quả là năm phẩy bốn phần trăm.
- Khối lượng sắt bằng khối lượng mol của sắt (năm mươi lăm) nhân với số mol (không phẩy không không lăm), bằng không phẩy hai bảy lăm gam.
- Phần trăm khối lượng sắt trong mẫu bằng khối lượng sắt chia cho tổng khối lượng mẫu rồi nhân một trăm phần trăm, lấy không phẩy hai bảy lăm chia cho năm nhân một trăm phần trăm, kết quả là năm phẩy năm phần trăm.
Kết luận: Hàm lượng phần trăm của nhôm trong mẫu đồng là năm phẩy bốn phần trăm, và hàm lượng phần trăm của sắt là năm phẩy năm phần trăm. Chúc em học tốt môn Hóa học và luôn đạt điểm cao nhé!
Gọi \(\begin{cases} n_{Al}=a (mol)\\n_{Fe}=b (mol) \end{cases}\)
\(=> 27a+56b=5-4,45=0,55 (1)\)
Có \(n_(HCl \text{phản ứng})=2.0,1-1,6.0,1\)
\(=0,04 (mol)\)
\(2Al+6HCl\) \(\xrightarrow[]{}\) \(2AlCl_3+3H_2\)
\(Fe+2HCl\) \(\xrightarrow[]{}\) \(FeCl_2+H_2\)
Theo pthh: \(n_(HCl \text{phản ứng})=3n_(Al)+2n_(Fe)\)
\(=> 3a+2b=0,04 (2)\)
Từ \((1), (2) =>\) \(\begin{cases} a=0,01 (mol)\\b=0,005 (mol) \end{cases}\)
\(=>\) Hàm lượng nhôm có trong mẫu là:
\(%m_(Al)=(27.0,01)/(5).100%=5,4%\)
Hàm lượng sắt có trong mẫu là:
\(%m_(Fe)=(56.0,005)/(5).100%=5,6%\)
Gọi \(n_(Al), n_(Fe)\) là \(x, y\) ( mol )
\(-\) \(m_text{tạp chất} = 5 – 4,45 = 0,55g = 27x + 56y\) \((1)\)
\(-\) \(n_(HCl text{ pư}) = 2 * 0,1 – 1,6 * 0,1 = 0,04\) mol
PTHH:
\(Fe + 2HCl -> FeCl_2 + H_2\)\(\uparrow\)
\(x\) \(2x\)
\(2Al + 6HCl -> 2AlCl_3 + 3H_2\)\(\uparrow\)
\(y\) \(3y\)
\(=>\) \(n_(HCl) = 2x+ 3y = 0,04\) mol \((2)\)
Giải hệ PT \((1), (2)\), ta được:
\({(x = 0text{,}01text{ mol}),(y = 0text{,}005text{ mol}):}\)
\(=>\)
\(+\) \(%Al = (27 * 0,01)/5 * 100% = 5,4%\)
\(+\) \(%Fe = (56 * 0,005)/5 * 100% = 5,6%\)
Trợ Lý Xưởng In Thiên Nam
Add comment