Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện từng phần một cách chi tiết.
### (a) Viết PTHH của phản ứng xảy ra.
Phản ứng giữa magie (Mg) và axit clohydric (HCl) được viết như sau:
\[ \text{Mg} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2 \]
### (b) Tính thể tích khí thoát ra (ở $25^0C,$ 1 bar).
Trước tiên, chúng ta cần xác định số mol của Mg:
- Khối lượng của Mg là 3 g, mà khối lượng mol của Mg là 24 g/mol. Vậy số mol Mg là:
\[
n_{Mg} = \frac{3 \, \text{g}}{24 \, \text{g/mol}} = 0.125 \, \text{mol}
\]
Tiếp theo, xác định số mol HCl trong dung dịch:
- Dung dịch HCl có nồng độ 1 M và thể tích 100 mL, tức là:
\[
n_{HCl} = C \times V = 1 \, \text{mol/L} \times 0.1 \, \text{L} = 0.1 \, \text{mol}
\]
Theo PTHH, 1 mol Mg sẽ phản ứng với 2 mol HCl. Vậy, với 0.125 mol Mg, sẽ cần:
\[
2 \times n_{Mg} = 2 \times 0.125 = 0.25 \, \text{mol} \, \text{HCl}
\]
Tuy nhiên, chúng ta chỉ có 0.1 mol HCl, nên HCl sẽ là tác nhân giới hạn.
Từ phản ứng, 0.1 mol HCl sẽ sinh ra:
\[
\text{số mol H}_2 = \frac{0.1}{2} = 0.05 \, \text{mol}
\]
Sử dụng định luật khí lý tưởng để tính thể tích khí (H₂) thoát ra ở 25°C (298 K) và 1 bar:
\[
PV = nRT \Rightarrow V = \frac{nRT}{P}
\]
Trong đó:
- \( R = 0.08314 \, \text{L bar/(mol K)} \)
- \( n = 0.05 \, \text{mol} \)
- \( T = 298 \, \text{K} \)
- \( P = 1 \, \text{bar} \)
Áp dụng vào công thức:
\[
V = \frac{0.05 \times 0.08314 \times 298}{1} \approx 1.245 \, \text{L}
\]
### (c) Tính nồng độ $MgCl_2$ trong dung dịch thu được.
Sau phản ứng, chúng ta có sản phẩm là MgCl₂. Số mol của MgCl₂ tạo thành bằng số mol của HCl đã phản ứng:
\[
n_{MgCl_2} = \frac{0.1}{2} = 0.05 \, \text{mol}
\]
Thể tích dung dịch sau phản ứng vẫn là 100 mL = 0.1 L (coi thể tích không đổi).
Nồng độ của MgCl₂ trong dung dịch là:
\[
C_{MgCl_2} = \frac{n_{MgCl_2}}{V} = \frac{0.05}{0.1} = 0.5 \, \text{M}
\]
### Kết luận:
(a) PTHH: \[ \text{Mg} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2 \]
(b) Thể tích khí thoát ra: \( \approx 1.245 \, \text{L} \)
(c) Nồng độ \( MgCl_2 \): \( 0.5 \, \text{M} \)