Cho một hỗn hợp X gồm Al và Na tiến hành 2 thí nghiệm sau: +Thí nghiệm 1 :cho m gam X tác dụng với nước dư thu được 8,96 lít khí H2 +Thí nghiệm 2 :cho 2m gam X tác dụng với NaOH dư thì thu được 24,64 lít khí H2

Để giải bài toán này, ta sẽ lần lượt phân tích từng thí nghiệm và áp dụng các kiến thức về phản ứng hóa học.

a.) Chứng minh rằng lượng Al trong thí nghiệm 1 còn dư.

Xét phản ứng của kim loại với nước:
- Đối với Al:
4Al + 6H2O → 4Al(OH)3 + 3H2
- Đối với Na:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Ta biết rằng khí H2 thu được ở trạng thái điều kiện tiêu chuẩn (đktc), trong đó 1 mol khí H2 chiếm 22.4 lít. Vậy, từ thể tích khí H2 thu được trong thí nghiệm 1, ta sẽ tính được số mol H2:

Số mol H2 trong thí nghiệm 1:
n(H2) = V / 22.4 = 8.96 / 22.4 = 0.4 mol

Dựa vào phản ứng trên, ta có mối quan hệ:
- 3 mol H2 được sinh ra từ 4 mol Al, do đó số mol Al tham gia phản ứng là:
n(Al) = (4/3) n(H2) = (4/3) 0.4 = 0.5333 mol

Tính khối lượng Al:
m(Al) = n(Al) M(Al) = 0.5333 27 = 14.4 g

Tương tự với Na:
Từ phản ứng của Na với nước, mỗi 2 mol Na sẽ tạo ra 1 mol H2.
Số mol Na cần thiết:
n(Na) = 2 n(H2) = 2 0.4 = 0.8 mol

Tính khối lượng Na:
m(Na) = n(Na) M(Na) = 0.8 23 = 18.4 g

Tổng khối lượng hỗn hợp X:
m(X) = m(Al) + m(Na) = 14.4 + 18.4 = 32.8 g

Vì trong thí nghiệm 1 có dùng m gam hỗn hợp X để phản ứng và ta đã xác định được m(X) = 32.8 g, điều này chứng tỏ rằng lượng Al trong thí nghiệm 1 còn dư.

b.) Tìm giá trị của m.

Bây giờ ta sẽ xét thí nghiệm 2. Ta có 2m gam X tác dụng với NaOH dư trong đó sinh ra 24.64 lít khí H2. Tương tự, ta tính số mol khí H2:

n(H2) = V / 22.4 = 24.64 / 22.4 = 1.1 mol

Với Na, phản ứng sẽ cho ra 1 mol H2 từ 2 mol Na, nên số mol Na tham gia là:
n(Na) = 2 n(H2) = 2 1.1 = 2.2 mol

Mỗi mol Na có khối lượng là 23 g, do đó:
m(Na) = n(Na) M(Na) = 2.2 23 = 50.6 g

Còn với Al, 3 mol H2 được sinh ra từ 4 mol Al. Vậy số mol Al tham gia phản ứng:
n(Al) = (4/3) n(H2) = (4/3) 1.1 = 1.4667 mol

Khối lượng Al:
m(Al) = n(Al) M(Al) = 1.467 27 = 39.6 g

Tổng khối lượng của hỗn hợp X trong thí nghiệm 2 (2m) là:
m(X) = m(Al) + m(Na) = 39.6 + 50.6 = 90.2 g

Vì hỗn hợp X là giống nhau, nên:
2m = 90.2 g
=> m = 90.2 / 2 = 45.1 g

Vậy, ta có giá trị của m là 45.1 g.