Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ lần lượt thực hiện các bước tính toán theo yêu cầu.Phản ứng hóa học
Phản ứng giữa nhôm (Al) và axit clohidric (HCl) để tạo thành muối nhôm clorua (AlCl3) và khí hydro (H2) được biểu diễn như sau:
2 Al+ 6 HCl ==>2AlCl3 + 3 H2
a. Tính thể tích khí H2 ở 25 °C, 1 bar
Điều kiện tiêu chuẩn (STP) là 0 °C và 1 atm, 1 atm = 101.325 kPa.
Theo lý thuyết khí, 1 mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn chiếm thể tích là 22.4 L.
- Khối lượng mol của khí H2 = 2 g/mol.
- Theo đề bài, có 1.975 L khí H2 ở điều kiện tiêu chuẩn (STP).
Để chuyển đổi thể tích khí từ STP sang điều kiện 25 °C, 1 bar, ta sử dụng định luật Charles và Boyle. Từ điều kiện STP (0 °C, 1 atm) đến 25 °C và 1 bar (1 bar ≈ 0.987 atm), chúng ta có:
V1T1 = V2T2vàP1 V1 = P2 V2
- T1 = 273.15 K (0 °C), T2 = 298.15 , K (25 °C)
-P1 = 1 ,atm = 101.325 kPa,P2 = 1 bar = 100 kPa
Tính thể tích khí H2 ở 25 °C, 1 bar
Tính thể tích khí H2 ở điều kiện 25 °C và 1 bar:
V2 = V1 P1/P2.T2/T1
Thay số vào công thức:
V2 = 1.975 *101.325/100 *298.15/273.15
Tính giá trị:
V2 = 1.975 *1.01325 *1.0907 2.175 L
b. Tính khối lượng Al đã tham gia phản ứng
Theo phản ứng hóa học, từ phương trình hóa học:
- 2 mol Al sản sinh 3 mol H2
- Số mol H2 thu được:
nH2= 2.175 L / 22.4 L/mol =0.0970 mol
- Theo tỉ lệ phản ứng: 2 mol Al3 mol H2
Tính số mol Al đã tham gia phản ứng:
nAl = 2/3. nH2 = 2/3*0.0970 = 0.0647 mol
- Khối lượng mol của Al = 27 g/mol.
Khối lượng Al đã tham gia phản ứng:
mAl= nAl.MAl = 0.0647 mol . 27 g/mol = 1.743 g
c. Tính nồng độ mol dung dịch HCl đã dùng
Theo phương trình hóa học:
- 6 mol HCl phản ứng với 2 mol Al, vậy 3 mol H2 tương ứng với 6 mol HCl.
Số mol HCl đã dùng:
nHCl = 6/3 nH2= 2 * 0.0970= 0.1940 mol
Nồng độ mol của dung dịch HCl đã dùng (C):
C = nHCl/VHCl = 0.1940/ mol 0.5 L = 0.388 mol/L
Tóm tắt kết quả:
- a. Thể tích khí H2 ở 25 °C, 1 bar: 2.175 L
- b. Khối lượng Al đã tham gia phản ứng: 1.743 g
- c. Nồng độ mol dung dịch HCl đã dùng: 0.388 mol/L