Giải Bài Toán
Trong đề, ta có một thanh Zn được ngâm trong dung dịch chứa 5,64 g Cu(NO₃)₂. Sau phản ứng, khối lượng của thanh Zn giảm đi 0,075 g so với ban đầu. Giả sử tất cả Cu sinh ra bám lên vào thanh Zn.
Theo phản ứng:
Zn+Cu(NO3)2→Zn(NO3)2+Cu
hay nói theo tỉ lệ mol là 1:1.
Gọi
- n là số mol Cu(NO₃)₂ phản ứng (cũng là số mol Zn phản ứng và số mol Cu sinh ra).
- M(Zn) và M(Cu) là khối lượng mol của Zn và Cu.
Thông thường, ta lấy số gần đúng là:
- M(Zn)≈65g/mol
- M(Cu)≈64g/mol
Bước 1: Tính số mol Cu(NO₃)₂ có trong dung dịch
n=188g/mol5,64g≈0,03mol
(trong đó 188 g/mol là khối lượng mol ước tính của Cu(NO₃)₂, được tính theo:
M(Cu(NO3)2)=M(Cu)+2[M(N)+3M(O)]≈64+2[14+48]=64+2×62=188g/mol.)
Bước 2: Tính khối lượng Zn “mất đi” và khối lượng Cu bám lên
- Khối lượng Zn phản ứng theo số mol:
mZnphảnứng=n×M(Zn)≈0,03×65≈1,95g.
- Khối lượng Cu bám lên:
mCubaˊm=n×M(Cu)≈0,03×64≈1,92g.
Bước 3: Xác định khối lượng giảm đo được của thanh Zn
Theo giả sử, sau phản ứng, khối lượng thanh Zn còn lại sẽ là:
msau=mbanđa^ˋu−mZnphảnứng+mCubaˊm.
Như vậy, khối lượng giảm của thanh Zn là:
mbanđa^ˋu−msau=mZnphảnứng−mCubaˊm.
Thế số ta có:
mbanđa^ˋu−msau≈1,95−1,92=0,03g.
Nhận xét về dữ liệu:
- Theo số liệu của dung dịch (5,64 g Cu(NO₃)₂) ta tính được số mol phản ứng ≈0,03 mol và từ đó thấy rằng khối lượng giảm lý thuyết của thanh Zn chỉ bằng khoảng 0,03 g.
- Tuy nhiên, theo dữ liệu bài ra, khối lượng giảm của thanh Zn được đo là 0,075 g.
Có hai cách giải thích:
-
Nếu dữ liệu về khối lượng Cu(NO₃)₂ là đúng (5,64 g) thì theo phản ứng lý thuyết, khối lượng giảm của thanh Zn nên là khoảng 0,03 g.
-
Nếu thực sự khối lượng giảm của thanh Zn là 0,075 g thì số mol phản ứng phải là:
n=65−640,075=0,075mol,
và khối lượng Cu(NO₃)₂ cần dùng là:
0,075×188≈14,1g,
điều này không khớp với khối lượng Cu(NO₃)₂ có trong dung dịch.
Kết luận:
Dữ liệu ban đầu có mâu thuẫn.
-
Nếu ta sử dụng khối lượng Cu(NO₃)₂ = 5,64 g thì theo phản ứng, khối lượng giảm lý thuyết của thanh Zn chỉ là khoảng 0,03 g và khối lượng Zn mất đi trong phản ứng là khoảng 1,95 g. Khi đó, nếu ta biết rằng sau phản ứng có Cu bám lên (1,92 g), thì khối lượng thanh Zn ban đầu (mà chỉ phần đã tham gia phản ứng) cũng tương ứng với 1,95 g đã tan ra.
-
Ngược lại, nếu số đo thực nghiệm khối lượng giảm của thanh Zn là 0,075 g thì để đạt được con số này cần phải dùng lượng Cu(NO₃)₂ gấp nhiều (khoảng 14,1 g), làm cho dữ liệu không khớp.
Do đó, cần kiểm tra lại số liệu của bài.
Với dữ liệu như đã cho (5,64 g Cu(NO₃)₂), theo lý thuyết, khối lượng thanh Zn mất đi do phản ứng là 1,95 g, và sau phản ứng, khối lượng giảm của thanh Zn so với ban đầu sẽ là 1,95 g – 1,92 g = 0,03 g.
Nếu theo đề bài, ta cần tính khối lượng thanh Zn ban đầu chỉ liên quan tới phần phản ứng, câu trả lời (theo số liệu 5,64 g Cu(NO₃)₂) có thể được cho là:
1,95g
(Tuy nhiên, cần lưu ý rằng con số này chỉ khớp với giả sử số liệu về Cu(NO₃)₂ là đúng, trong khi đo được khối lượng giảm là 0,075 g.)