Để giải bài toán này, chúng ta sẽ phân tích và thực hiện từng phần một.
### Câu 3
**(a) Viết phương trình phản ứng xảy ra và tính phần trăm khối lượng mỗi kim loại trong hỗn hợp ban đầu.**
Hỗn hợp gồm Mg và Fe tác dụng với HCl:
1. Phương trình phản ứng:
- Đối với Mg:
\[ \text{Mg} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow \]
- Đối với Fe:
\[ \text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow \]
Giả sử số mol Mg trong hỗn hợp là \( x \) và số mol Fe là \( y \).
Tổng số mol khí H2 thu được từ cả hai phản ứng là:
\[ n_{\text{H}_2} = x + y \]
Áp dụng quy tắc lý tưởng với 8,6765 lít khí H2 (ở đkc, 1 mol khí = 22,4 lít):
\[ n_{\text{H}_2} = \frac{8,6765}{22,4} \approx 0,387 \text{ mol} \]
Vậy:
\[ x + y = 0,387 \]
2. Tính khối lượng:
- Khối lượng Mg: \( m_{\text{Mg}} = x \cdot 24 \)
- Khối lượng Fe: \( m_{\text{Fe}} = y \cdot 56 \)
Vì tổng khối lượng hỗn hợp là 13,2 gam:
\[ m_{\text{Mg}} + m_{\text{Fe}} = 13,2 \]
\[ 24x + 56y = 13,2 \]
**Giải hệ phương trình:**
\[
\begin{cases}
x + y = 0,387 \\
24x + 56y = 13,2
\end{cases}
\]
Từ phương trình đầu tiên:
\[ y = 0,387 - x \]
Thay vào phương trình thứ hai:
\[ 24x + 56(0,387 - x) = 13,2 \]
\[ 24x + 21,632 - 56x = 13,2 \]
\[ -32x = 13,2 - 21,632 \]
\[ -32x = -8,432 \]
\[ x = \frac{8,432}{32} \approx 0,263 \text{ mol} \]
Từ đó:
\[ y = 0,387 - 0,263 = 0,124 \text{ mol} \]
**Tính phần trăm khối lượng mỗi kim loại:**
- Khối lượng Mg: \( m_{\text{Mg}} = 0,263 \times 24 \approx 6,312 \text{ g} \)
- Khối lượng Fe: \( m_{\text{Fe}} = 0,124 \times 56 \approx 6,944 \text{ g} \)
Tính phần trăm khối lượng:
- Phần trăm Mg:
\[ \frac{m_{\text{Mg}}}{13,2} \times 100 \approx \frac{6,312}{13,2} \times 100 \approx 47,7\% \]
- Phần trăm Fe:
\[ \frac{m_{\text{Fe}}}{13,2} \times 100 \approx \frac{6,944}{13,2} \times 100 \approx 52,3\% \]
**(b) Cô cạn dung dịch X thu được m gam muối khan. Tính m.**
Dung dịch X bao gồm muối MgCl2 và FeCl2. Khối lượng muối khan sẽ tính từ số mol:
- Số mol MgCl2 từ Mg:
\[ n_{\text{MgCl}_2} = x = 0,263 \text{ mol} \]
- Số mol FeCl2 từ Fe:
\[ n_{\text{FeCl}_2} = y = 0,124 \text{ mol} \]
Khối lượng muối:
- Khối lượng MgCl2:
\[ m_{\text{MgCl}_2} = n_{\text{MgCl}_2} \times M_{\text{MgCl}_2} = 0,263 \times 95 \approx 24,935 \text{ g} \]
- Khối lượng FeCl2:
\[ m_{\text{FeCl}_2} = n_{\text{FeCl}_2} \times M_{\text{FeCl}_2} = 0,124 \times 127 \approx 15,748 \text{ g} \]
Tổng khối lượng muối khan:
\[ m = m_{\text{MgCl}_2} + m_{\text{FeCl}_2} \approx 24,935 + 15,748 \approx 40,683 \text{ g} \]
### Kết quả:
- Phần trăm khối lượng Mg: 47,7%
- Phần trăm khối lượng Fe: 52,3%
- Khối lượng muối khan m ≈ 40,683 g.