Để giải bài toán này, ta cần biết phương trình phản ứng giữa kẽm (Zn) và axit HCl:

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Theo đó, 1 phần tử kẽm sẽ phản ứng với 2 phân tử HCl, tạo ra 1 phân tử khí H2 và 1 phân tử muối kẽm clorua (ZnCl2). Vì vậy, để tính toán các thông số được yêu cầu, ta cần áp dụng các công thức và quy tắc hóa học chung.

Bước 1: Xác định số mol của HCl trong dung dịch:

Số mol HCl = khối lượng dung dịch HCl / khối lượng riêng dung dịch HCl

Với dung dịch HCl có nồng độ 7,3%, ta có thể giả sử khối lượng riêng của dung dịch này là 1 g/mL. Vậy:

Số mol HCl = 300 g / 1 g/mL / 1000 mL/L * 0,073 = 0,00219 mol

Bước 2: Xác định số mol của kẽm:

Số mol Zn = khối lượng kẽm / khối lượng mol Zn

Khối lượng mol Zn được tính bằng khối lượng nguyên Tố Zn trên bảng tuần hoàn, là 65,38 g/mol. Vậy:

Số mol Zn = 13 g / 65,38 g/mol = 0,199 mol

Bước 3: Tính toán số mol HCl dư sau phản ứng:

Theo phương trình phản ứng, 1 phần tử kẽm tương ứng với 2 phân tử HCl, nên chỉ số mol HCl tối đa có thể phản ứng là:

Số mol HCl max = 0,199 mol * 2 = 0,398 mol

Tuy nhiên, vì dung dịch HCl ban đầu chỉ có 0,00219 mol nên chỉ số mol HCl thực tế phản ứng là:

Số mol HCl thực tế = 0,00219 mol

Vậy, số mol HCl dư sau phản ứng là:

Số mol HCl dư = số mol HCl ban đầu - số mol HCl phản ứng = 0,00219 mol - 0,199 mol / 2 = 0,00219 mol - 0,0995 mol = 0,00169 mol

Bước 4: Tính toán thể tích khí H2 thu được:

Theo phương trình phản ứng, 1 phần tử kẽm tạo ra 1 phân tử khí H2. Vậy, số mol H2 sản phẩm là:

Số mol H2 = số mol Zn = 0,199 mol

Với điều kiện đktc, ta có thể áp dụng quy tắc Avogadro và công thức PV = nRT để tính toán thể tích khí H2 thu được:

Thể tích H2 = số mol H2 * R * T / P, trong đó R là hằng số khí lý tưởng, T là nhiệt độ đktc, P là áp suất đktc.

Sử dụng giá trị R = 0,082 L atm / mol K, T = 273 K, P = 1 atm, ta có:

Thể tích H2 = 0,199 mol * 0,082 L atm / mol K * 273 K / 1 atm = 4,66 L

Vậy thể tích khí hidro thu được (đktc) là 4,66 L.

Bước 5: Tính toán nồng độ phần trăm các chất trong dung dịch sau phản ứng:

Số mol ZnCl2 tạo ra bằng số mol kẽm đã phản ứng là:

Số mol ZnCl2 = số mol Zn = 0,199 mol

Nồng độ phần trăm của muối kẽm clorua có thể tính bằng cách:

Nồng độ phần trăm ZnCl2 = khối lượng ZnCl2 / khối lượng dung dịch sau phản ứng * 100%

Với phương trình phản ứng trên, khối lượng muối ZnCl2 tạo ra bằng khối lượng kẽm đã phản ứng:

Khối lượng ZnCl2 = khối lượng Zn đã phản ứng * (mổ khối lượng ZnCl2 / mổ khối lượng Zn)

Trên bảng tuần hoàn của các nguyên tố, khối lượng mổ của Zn là 65,38 g/mol, khối lượng mổ của Cl là 35,45 g/mol. Vậy, khối lượng mổ của muối ZnCl2 là 65,38 + 2*35,45 = 136,28 g/mol.

Vậy,

Khối lượng ZnCl2 = 13 g * 136,28 g/mol / 65,38 g/mol = 27,16 g

Khối lượng dung dịch sau phản ứng là:

Khối lượng dung dịch = khối lượng dung dịch ban đầu - khối lượng H2 thu được

Khối lượng H2 thu được trên được tính ở phần trước là 0,199 mol * 2 g/mol = 0,398 g.

Vậy khối lượng dung dịch sau phản ứng là:

Khối lượng dung dịch = 300 g - 0,398 g = 299,602 g

Nồng độ phần trăm của muối ZnCl2 trong dung dịch sau phản ứng là:

Nồng độ phần trăm ZnCl2 = 27,16 g / 299,602 g * 100% = 9,06%

Tương tự, nồng độ phần trăm của HCl trong dung dịch sau phản ứng là:

Nồng độ phần trăm HCl = số mol HCl dư / khối lượng dung dịch sau phản ứng * 100%

Số mol HCl dư đã tính được ở trên là 0,00169 mol. Vậy,

Nồng độ phần trăm HCl = 0,00169 mol / 299,602 g * 100% = 0,564%