Cho kim loại kẽm, nhôm, sắt lần lượt tác dụng với dung dịch axit sunfuric loãng.
a. Viết các phương trình hóa học của các phản ứng.
b. Cho cùng một khối lượng các kim loại trên tác dụng hết với axit dư thì kim loại nào cho nhiều khí hidro nhất?
c. Nếu thu được cùng một thể tích khí hidro thì khối lượng của kim loại nào đã phản ứng là nhỏ nhất?
a)
$Zn + H_2SO_4 \to ZnSO_4 + H_2(1)$
$2Al + 3H_2SO_4 \to Al_2(SO_4)_3 + 3H_2(2)$
$Fe + H_2SO_4 \to FeSO_4 + H_2(3)$
b)
Coi m Zn = m Al = m Fe = 100(gam)
\(n_{H_2(1)} = n_{Zn} = \dfrac{100}{65}(mol)\\ n_{H_2(2)} = \dfrac{3}{2}n_{Al} = \dfrac{3}{2}.\dfrac{100}{27} = \dfrac{100}{18}(mol)\\ n_{H_2(3)} = n_{Fe} = \dfrac{100}{56}(mol)\\\)
Ta thấy :
\(n_{H_2(1)} < n_{H_2(3)} < n_{H_2(2)}\) nên dùng kim loại Al cho được nhiều khí hidro nhất.
c) Coi $n_{H_2} = 1(mol)$
n Zn = n H2 = 1(mol) => m Zn = 1.65 = 65(gam)
n Al = 3/2 n H2 = 1,5(mol) => m Al = 1,5.27 = 40,5(gam)
n Fe = n H2 = 1(mol) => m Fe = 1.56 = 56(gam)
Vậy cùng một thể tích hidro thì Al có khối lượng nhỏ nhất
a, PT: \(Zn+H_2SO_4\rightarrow ZnSO_4+H_2\) (1)
\(2Al+3H_2SO_4\rightarrow Al_2\left(SO_4\right)_3+3H_2\) (2)
\(Fe+H_2SO_4\rightarrow FeSO_4+H_2\) (3)
b, Giả sử: mZn = mAl = mFe = a (g)
\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}n_{Zn}=\dfrac{a}{65}\left(mol\right)\\n_{Al}=\dfrac{a}{27}\left(mol\right)\\n_{Fe}=\dfrac{a}{56}\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
Theo PT: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{H_2\left(1\right)}=n_{Zn}=\dfrac{a}{65}\left(mol\right)\\n_{H_2\left(2\right)}=\dfrac{3}{2}n_{Al}=\dfrac{a}{18}\left(mol\right)\\n_{H_2\left(3\right)}=n_{Fe}=\dfrac{a}{56}\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
⇒ Al cho nhiều khí H2 nhất.
c, Giả sử: nH2 (1) = nH2 (2) = nH2 (3) = b (mol)
Theo PT: \(\left\{{}\begin{matrix}n_{Zn}=n_{H_2\left(1\right)}=b\left(mol\right)\\n_{Al}=\dfrac{2}{3}n_{H_2\left(2\right)}=\dfrac{2}{3}b\left(mol\right)\\n_{Fe}=n_{H_2\left(3\right)}=b\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}m_{Zn}=65b\left(g\right)\\m_{Al}=\dfrac{2}{3}b.27=18b\left(g\right)\\m_{Fe}=56b\left(g\right)\end{matrix}\right.\)
⇒ Khối lượng Al pư là nhỏ nhất.
Tham Khảo :
a) PTHH:
\(\begin{array}{l} \mathrm{Zn}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \rightarrow \mathrm{ZnSO}_{4}+\mathrm{H}_{2} \\ \mathrm{Fe}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4 \text { loãng }} \rightarrow \mathrm{FeSO}_{4}+\mathrm{H}_{2} \\ 2 \mathrm{Al}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \rightarrow \mathrm{Al}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4}\right)_{3}+3 \mathrm{H}_{2} \end{array}\)
b) Giả sử một khối lượng là \(\text{a (g)}\) kim loại kẽm sắt và nhôm cho cùng:
\(\begin{array}{l} \mathrm{Zn}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \rightarrow \mathrm{ZnSO}_{4}+\mathrm{H}_{2}\\ \mathrm{Fe}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4 \text { loãng }} \rightarrow \mathrm{FeSO}_{4}+\mathrm{H}_{2}\\ 2 \mathrm{Al}+3 \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4} \rightarrow \mathrm{Al}_{2}\left(\mathrm{SO}_{4)_{3}}+3 \mathrm{H}_{2}\right.\\ \text { Ta có } \mathrm{n}_{\mathrm{Fe}}=\frac{\mathrm{a}}{56} ; \mathrm{n}_{\mathrm{Zn}}=\frac{\mathrm{a}}{65} ; \mathrm{n}_{\mathrm{Al}}=\frac{\mathrm{a}}{27}\\ \text { Theo } \mathrm{pt} \mathrm{n}_{\mathrm{H}_{2}}(1)=\mathrm{n}_{\mathrm{Zn}}=\frac{\mathrm{a}}{65} \mathrm{~mol}\\ \mathrm{n}_{\mathrm{H}_{2}(2)}=\mathrm{n}_{\mathrm{Fe}}=\frac{\mathrm{a}}{56} \mathrm{~mol} \end{array}\)\(\begin{array}{l} \mathrm{n}_{\mathrm{H}_{2}(3)}=\frac{3}{2} \cdot \mathrm{n}_{\mathrm{A} 1}=\frac{3}{2} \cdot \frac{\mathrm{a}}{27}=\frac{\mathrm{a}}{18} \mathrm{~mol}\\ \text { Như vậy ta nhận thấy } \frac{a}{18}>\frac{a}{56}>\frac{a}{65} \Rightarrow \mathrm{n}_{H_{2}}(3)>\mathrm{n}_{\mathrm{H}_{2}}(2)>\mathrm{n}_{\mathrm{H}_{2}}(1) \end{array}\)
Vậy cho cùng một lượng kim loại tác dụng với axit H2SO4 loãng dư thì nhôm cho nhiều khí hidro hơn, sau đó đến sắt và ít nhất là kẽm
c) Nếu thu được cùng một lượng khí hidro thì khối lượng kim loại ít nhất là nhôm, sau đó đến sắt, cuối cùng là kẽm.
