Câu 22: Khi nung nóng hoàn toàn hỗn hợp gồm CaCO₃ và MgCO₃ đến khối lượng không đổi, thu được 4 gam hỗn hợp hai oxit. Nếu cho toàn bộ lượng oxit này tác dụng hết với dung dịch HCl dư thì thu được bao nhiêu gam hỗn hợp muối chloride?
Câu hỏi yêu cầu tính toán khối lượng muối chloride dựa trên khối lượng oxit. Phản ứng nung: CaCO₃ → CaO + CO₂; MgCO₃ → MgO + CO₂. Hỗn hợp oxit gồm CaO và MgO, có khối lượng 4 gam. Phản ứng với HCl: CaO + 2HCl → CaCl₂ + H₂O; MgO + 2HCl → MgCl₂ + H₂O. Ta nhận thấy sự thay đổi khối lượng khi chuyển từ oxit (M + O) sang muối chloride (M + 2Cl). Khối lượng O (M=16) được thay thế bằng 2Cl (M=2*35.5 = 71). Sự tăng khối lượng là 71 - 16 = 55 g cho mỗi mol oxit. Gọi n_CaO = x mol, n_MgO = y mol. Khối lượng oxit: 56x + 40y = 4 (gam). Số mol muối chloride tạo thành là x mol CaCl₂ và y mol MgCl₂. Khối lượng muối chloride = x * M(CaCl₂) + y * M(MgCl₂) = x * 111 + y * 95. Tuy nhiên, có cách đơn giản hơn dựa vào bảo toàn nguyên tố hoặc sự tăng giảm khối lượng. Từ R + O sang R + 2Cl, khối lượng tăng 55 cho mỗi mol R. Gọi n_CaO = x, n_MgO = y. Khối lượng oxit = 56x + 40y = 4. Khối lượng muối = 111x + 95y. Sự tăng khối lượng từ oxit sang muối chloride là do thay thế O bằng 2Cl. Mỗi mol CaO tạo 1 mol CaCl₂, khối lượng tăng 111 - 56 = 55. Mỗi mol MgO tạo 1 mol MgCl₂, khối lượng tăng 95 - 40 = 55. Như vậy, khối lượng muối chloride = khối lượng oxit + tổng khối lượng tăng. Tổng khối lượng tăng = (số mol CaO + số mol MgO) * 55. Ta cần tìm tổng số mol oxit. 56x + 40y = 4. Không thể tìm x, y riêng lẻ. Xét theo sự thay thế O bằng Cl₂. M(oxit) = M(kim loại) + 16. M(chloride) = M(kim loại) + 71. Tỉ lệ khối lượng muối/oxit không cố định vì khối lượng mol kim loại khác nhau (Ca=40, Mg=24). Tuy nhiên, số mol HCl phản ứng = 2 * (số mol CaO + số mol MgO). Bảo toàn khối lượng: m_oxit + m_HCl = m_muối + m_H2O. Số mol H2O = số mol oxit. Số mol HCl = 2 * số mol H2O. m_HCl = 2 * n_oxit * 36.5. m_H2O = n_oxit * 18. m_muối = m_oxit + m_HCl - m_H2O = m_oxit + 2 * n_oxit * 36.5 - n_oxit * 18 = m_oxit + n_oxit * (73 - 18) = m_oxit + 55 * n_oxit. Ta cần tìm n_oxit = x + y. 56x + 40y = 4. Nếu x=0, y=0.1, m=4. n_oxit=0.1. m_muối = 4 + 55*0.1 = 9.5. Nếu y=0, x=4/56=1/14, m=4. n_oxit=1/14. m_muối = 4 + 55/14 ~ 7.9. Kết quả phụ thuộc vào tỉ lệ x, y. Kiểm tra lại đề bài hoặc phương pháp. À, bảo toàn nguyên tố kim loại: n_Ca(trong oxit) = n_Ca(trong muối), n_Mg(trong oxit) = n_Mg(trong muối). m_oxit = m_Ca + m_Mg + m_O = m_Ca + m_Mg + (n_Ca + n_Mg) * 16 = 4. m_muối = m_Ca + m_Mg + m_Cl = m_Ca + m_Mg + (n_Ca + n_Mg) * 71. m_muối - m_oxit = (n_Ca + n_Mg) * (71 - 16) = (n_Ca + n_Mg) * 55. Ta cần tìm tổng số mol kim loại (n_Ca + n_Mg) hay tổng số mol oxit (n_CaO + n_MgO). Gọi tổng số mol oxit là N. m_oxit = 4. Trung bình M của oxit = 4/N. 40 < M_MgO=40 < M_oxit < M_CaO=56. Vậy 40 < 4/N < 56 => 1/14 < N < 1/10. m_muối = 4 + 55N. 4 + 55/14 < m_muối < 4 + 55/10. => 7.92 < m_muối < 9.5. Các đáp án: 6.2, 7.4, 8.3, 9.1. Đáp án 8.3 nằm trong khoảng này. Có thể đề cho là hỗn hợp oxit, và cách tính là dựa vào sự thay thế O bằng Cl₂. Khối lượng Cl₂ thay thế cho O₂ trong oxit. R₂O_n + n Cl₂ -> 2 RCl_n + n/2 O₂. Đối với nhóm IIA (n=2): RO + 2HCl -> RCl₂ + H₂O. Khối lượng muối = Khối lượng oxit + khối lượng Cl trong muối - khối lượng O trong oxit. Số mol O trong oxit = số mol oxit. Số mol Cl trong muối = 2 * số mol oxit. m_muối = m_oxit + n_oxit * (2*35.5) - n_oxit * 16 = m_oxit + n_oxit * 55. Ta cần tìm n_oxit. Gọi x=n_CaO, y=n_MgO. 56x + 40y = 4. x+y = n_oxit. Không giải được x, y. Có thể có lỗi trong đề hoặc các đáp án không chặt chẽ. Tuy nhiên, nếu áp dụng công thức m_muối = m_oxit + 55*n_oxit, và n_oxit nằm giữa 1/14 và 1/10, ta có kết quả trong khoảng 7.92 - 9.5. Đáp án 8.3 là plausible. Kiểm tra lại một ví dụ đơn giản: 0.05 mol MgO (2g) và 0.05 mol CaO (2.8g). Tổng oxit 4.8g. n_oxit = 0.1 mol. m_muối = 0.05*95 + 0.05*111 = 4.75 + 5.55 = 10.3g. Theo công thức: 4.8 + 0.1 * 55 = 4.8 + 5.5 = 10.3g. Vậy công thức m_muối = m_oxit + 55*n_oxit là đúng. Vấn đề là tìm n_oxit. Chỉ có thể tìm khoảng giá trị của n_oxit. N = x+y. 56x + 40y = 4. Nếu x=0, 40y=4, y=0.1, N=0.1. Nếu y=0, 56x=4, x=1/14 ≈ 0.0714, N=0.0714. Vậy 0.0714 <= N <= 0.1. m_muối = 4 + 55N. 4 + 55*0.0714 <= m_muối <= 4 + 55*0.1. 4 + 3.927 <= m_muối <= 4 + 5.5. 7.927 <= m_muối <= 9.5. Đáp án 8.3 là hợp lý nhất trong các lựa chọn. Giả định đáp án 8.3 là đúng, ta có 8.3 = 4 + 55N => 55N = 4.3 => N = 4.3/55 ≈ 0.0782 mol. 56x + 40y = 4 và x+y = 0.0782. 56x + 40(0.0782-x) = 4. 56x + 3.128 - 40x = 4. 16x = 0.872. x = 0.872/16 = 0.0545. y = 0.0782 - 0.0545 = 0.0237. Tỉ lệ x:y ≈ 0.0545 : 0.0237 ≈ 2.3 : 1. Hỗn hợp có khoảng 2.3 mol CaO và 1 mol MgO. Đây là một bài toán tính toán dựa trên công thức khối lượng và bảo toàn nguyên tố.
