Để giải bài toán này, ta cần xác định các phản ứng xảy ra và tính toán số mol của các chất trong hỗn hợp.
Phản ứng xảy ra giữa hỗn hợp và H2SO4 là: Al + H2SO4 -> Al2(SO4)3 + H2↑
Theo phương trình phản ứng, ta thấy tỉ lệ mol giữa Al và H2SO4 là 1:3. Vì vậy, số mol Al trong hỗn hợp là: n(Al) = 23,1g / 27g/mol = 0,857mol
Do phản ứng vừa đủ, số mol H2SO4 dùng là 3 lần số mol Al: n(H2SO4) = 3 * n(Al) = 3 * 0,857mol = 2,571mol
Sau phản ứng, ta thu được 3,35 lít khí H2. Với điều kiện tiêu chuẩn (0°C, 1 atm), 1 mol khí chiếm 22,4 lít. Vậy số mol H2 thu được là: n(H2) = 3,35 l / 22,4 l/mol = 0,149mol
Từ đó, ta có thể tính số mol H2SO4 còn lại sau phản ứng: n(H2SO4 còn lại) = n(H2SO4 ban đầu) - n(H2SO4 đã phản ứng) = 2,571mol - 0,149mol = 2,422mol
Tính phần trăm theo khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp: - Phần trăm Al: %Al = (n(Al) * M(Al)) / (n(hỗn hợp) * M(hỗn hợp)) * 100% = (0,857mol * 27g/mol) / (23,1g * 0,857mol + 2,571mol * 98g/mol) * 100% = 2,63%
- Phần trăm Al2O3: %Al2O3 = (n(Al2O3) * M(Al2O3)) / (n(hỗn hợp) * M(hỗn hợp)) * 100%
= (n(hỗn hợp) * M(hỗn hợp) - n(Al) * M(Al)) / (n(hỗn hợp) * M(hỗn hợp)) * 100% = (23,1g * 0,857mol + 2,571mol * 98g/mol - 0,857mol * 27g/mol) / (23,1g * 0,857mol + 2,571mol * 98g/mol) * 100% = 97,37%
- Phần trăm H2SO4: %H2SO4 = (n(H2SO4 còn lại) * M(H2SO4)) / (n(hỗn hợp) * M(hỗn hợp)) * 100% = (2,422mol * 98g/mol) / (23,1g * 0,857mol + 2,571mol * 98g/mol) * 100% = 89,00%.
Vậy, phần trăm theo khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp là: - Al: 2,63% - Al2O3: 97,37% - H2SO4: 89,00%