Để giải bài toán này, ta sẽ thực hiện từng phần một.
### (a) Viết PTHH xảy ra
Sắt (Fe) tác dụng với axit clohidric (HCl) theo phản ứng sau:
\[ \text{Fe} + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2 \]
### (b) Tính thể tích khí \(H_2\) thu được ở điều kiện tiêu chuẩn
Đầu tiên, chúng ta cần tính số mol của sắt (Fe):
- Khối lượng mol của Fe = 56 g/mol.
- Khối lượng Fe cho trước là 11,2 gam.
\[ n(\text{Fe}) = \frac{11,2 \text{ g}}{56 \text{ g/mol}} = 0,2 \text{ mol} \]
Theo phương trình phản ứng, mỗi mol Fe phản ứng với 2 mol HCl để tạo ra 1 mol \(H_2\). Vậy số mol \(H_2\) sinh ra là:
\[ n(\text{H}_2) = n(\text{Fe}) = 0,2 \text{ mol} \]
Ở điều kiện tiêu chuẩn (đkc), 1 mol khí có thể tích là 22,4 lít. Do đó, thể tích \(H_2\) thu được là:
\[ V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \times 22,4 \text{ lít/mol} = 0,2 \text{ mol} \times 22,4 \text{ lít/mol} = 4,48 \text{ lít} \]
### (c) Tính nồng độ mol của chất có trong dung dịch X
Từ phản ứng, ta biết rằng 1 mol Fe phản ứng với 2 mol HCl. Số mol HCl cần thiết để phản ứng với 0,2 mol Fe là:
\[ n(\text{HCl}) = 2 \times n(\text{Fe}) = 2 \times 0,2 \text{ mol} = 0,4 \text{ mol} \]
Tuy nhiên, chúng ta có 200 ml (0,2 lít) dung dịch HCl, vì vậy chúng ta cần tính nồng độ mol của dung dịch HCl ban đầu:
\[ C(\text{HCl}) = \frac{n(\text{HCl})}{V(\text{HCl})} = \frac{0,4 \text{ mol}}{0,2 \text{ lít}} = 2 \text{ mol/lít} \]
Trong dung dịch X, ta có sản phẩm tạo thành là \( \text{FeCl}_2 \) và lượng HCl dư (nếu có).
Số mol HCl ban đầu là:
\[ n(\text{HCl})_{\text{ban đầu}} = C(\text{HCl}) \times V = 2 \text{ mol/lít} \times 0,2 \text{ lít} = 0,4 \text{ mol} \]
Do đó, sau phản ứng, lượng HCl dư là:
\[ n(\text{HCl})_{\text{dư}} = n(\text{HCl})_{\text{ban đầu}} - n(\text{HCl})_{\text{phản ứng}} = 0,4 \text{ mol} - 0,4 \text{ mol} = 0 \text{ mol} \]
Kết luận, không còn HCl dư, và dung dịch X chỉ chứa \( \text{FeCl}_2 \).
Số mol của \( \text{FeCl}_2 \) là 0,2 mol, và thể tích dung dịch không thay đổi nhiều nên ta có thể tính nồng độ mol của \( \text{FeCl}_2 \):
\[ C(\text{FeCl}_2) = \frac{n(\text{FeCl}_2)}{V(\text{dung dịch})} = \frac{0,2 \text{ mol}}{0,2 \text{ lít}} = 1 \text{ mol/lít} \]
### Kết luận:
(a) Phương trình phản ứng: \(\text{Fe} + 2 \text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2\)
(b) Thể tích khí \(H_2\) thu được là 4,48 lít.
(c) Nồng độ mol của \( \text{FeCl}_2 \) trong dung dịch X là 1 mol/lít.