Đề bài: Đặt 2 chiếc cốc thủy tinh lên 2 đĩa cân và điều chỉnh cân thăng bằng, lấy a gam mỗi kim loại Al và Fe cho vào hai cốc đó, rồi rót từ từ vào hai cốc cùng một lượng dung dịch chứa b mol HCl. Tìm điều kiện giữa a và b để cân thăng bằng. Giải thích giúp mình tại sao: "Để cân thăng bằng thì lượng HCl cho vào không vượt quá lượng tối đa để hoà tan hết Fe"

Đáp án:

$ a ≥ 28b$

Giải thích các bước giải:

PTHH:

$Fe + 2HCl \to FeCl_2 + H_2$(1)

$2Al + 6HCl \to 2AlCl_3 + 3H_2$(2)

Ta có :

$n_{Al} = \dfrac{a}{27} $

$n_{Fe} = \dfrac{a}{56}$

Theo PTHH :

$n_{H_2} = n_{Fe} = \dfrac{a}{56}(mol)$

Mặt khác : Để cân nằm ở vị trí cân bằng thì chỉ cần số mol khí $H_2$ ở hai phương trình trên bằng nhau :

Theo PT (2) :

$n_{H_2} = n_{Fe} = \dfrac{a}{56}(mol)$

Theo PT (1) :

$n_{Al} = \dfrac{2}{3}n_{H_2} = \dfrac{a}{84} < \dfrac{a}{27}$

→ Chứng tỏ $Al$ dư sau phản ứng.

Suy ra : $Fe$ cũng phải dư hoặc vừa đủ sau phản ứng (số mol khí $H_2$ ở hai phương trình bằng

$\dfrac{1}{2}$ số mol của $HCl$)

Để $Fe$ dư hoặc dùng vừa đủ thì :

$2n_{Fe} ≥ n_{HCl}$

$⇔ 2.\dfrac{a}{56} ≥ b$

$⇔ 2a ≥ 56b$

$⇔ a ≥ 28b$