Để giải bài toán này, ta sẽ làm theo các bước sau:
### Phần (a): Tính hiệu suất phản ứng
**Bước 1: Tính số mol của \( Al_2O_3 \)**
- Khối lượng mol của \( Al_2O_3 = 2 \times 27 + 3 \times 16 = 102 \) g/mol
- Khối lượng của \( Al_2O_3 = 204 \) kg = 204000 g
- Số mol của \( Al_2O_3 \):
\[
n(Al_2O_3) = \frac{204000 \, \text{g}}{102 \, \text{g/mol}} = 2000 \, \text{mol}
\]
**Bước 2: Tính số mol của Al thu được**
- Theo phương trình hóa học: \( 2Al_2O_3 \rightarrow 4Al \), số mol Al thu được từ \( n(Al_2O_3) \) là:
\[
n(Al) = 2 \times n(Al_2O_3) = 2 \times 2000 \, \text{mol} = 4000 \, \text{mol}
\]
**Bước 3: Tính khối lượng Al lý thuyết thu được**
- Khối lượng mol của Al = 27 g/mol
- Khối lượng Al lý thuyết:
\[
m(Al)_{lý thuyết} = n(Al) \times 27 \, \text{g/mol} = 4000 \times 27 = 108000 \, \text{g} = 108 \, \text{kg}
\]
**Bước 4: Tính hiệu suất phản ứng**
- Khối lượng Al thực tế thu được = 97,2 kg
- Hiệu suất phản ứng:
\[
\text{Hiệu suất} = \frac{m(Al)_{thực tế}}{m(Al)_{lý thuyết}} \times 100\% = \frac{97,2 \, \text{kg}}{108 \, \text{kg}} \times 100\% \approx 89,89\%
\]
### Phần (b): Tính thể tích khí \( H_2 \)
**Bước 1: Tính số mol của Al**
- Khối lượng Al = 5,4 g
- Số mol của Al:
\[
n(Al) = \frac{5,4 \, \text{g}}{27 \, \text{g/mol}} \approx 0,2 \, \text{mol}
\]
**Bước 2: Viết phương trình phản ứng với HCl**
\[
2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2
\]
- Từ phương trình trên, 2 mol Al tạo ra 3 mol \( H_2 \).
**Bước 3: Tính số mol của \( H_2 \) tạo ra**
- Số mol \( H_2 \):
\[
n(H_2) = \frac{3}{2} \times n(Al) = \frac{3}{2} \times 0,2 \approx 0,3 \, \text{mol}
\]
**Bước 4: Tính thể tích khí \( H_2 \) ở điều kiện tiêu chuẩn**
- 1 mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn chiếm 22,4 lít.
\[
V(H_2) = n(H_2) \times 22,4 \, \text{lít/mol} = 0,3 \times 22,4 \approx 6,72 \, \text{lít}
\]
### Kết quả:
(a) Hiệu suất phản ứng là khoảng 89,89%.
(b) Thể tích khí \( H_2 \) là khoảng 6,72 lít.