Có hai miếng sắt (hình hộp chữ nhật) kích thước giống hệt nhau, một miếng là khối sắt đặc (A), một miếng sắt có nhiều lỗ nhỏ li ti bên trong và trên bề mặt (B). Thả hai miếng sắt vào hai cốc đựng dung dịch HCl cùng thể tích và nồng độ, theo dõi thể tích khí hidro thoát ra theo thời gian. Vẽ đồ thị thể tích khí theo thời gian, được hai đường đồ thị sau:
Người ta thấy từ phút thứ 4 trở đi, ở cốc hòa tan miếng sắt (A), số mol khí H2 hầu như không thay đổi và bằng khoảng 3,125.10^-3 mol.
Giả thiết
– Các nguyên tử sắt chiếm khoảng 74% thể tích miếng sắt, còn lại là khe rỗng giữa các nguyên tử sắt.
– Khối lượng riêng của sắt bằng 7,874 g/cm³.
– Diện tích của miếng sắt (A) bằng 0,4 cm².
– Coi nguyên tử sắt là hình cầu bán kính R với thể tích Vcầu = (4/3)πR³ với π = 3,14 và NA = 6,02.10²³
a) Bề dày của miếng sắt (A) bằng 0,056 (cm) (làm tròn đến hàng phần nghìn).
b) Đường cong số (1) mô tả tốc độ thoát khí từ miếng sắt (A).
c) Đường cong số (2) mô tả tốc độ thoát khí từ miếng sắt (B)
d) Bán kính nguyên tử sắt 1,28Å.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng. Độ dày miếng sắt A là h cm.
nFe(A) = nH2 = 3,125.10^-3 mol.
—> mFe(A) = 56.3,125.10^-3 = 7,874.0,4.h
—> h = 0,056 cm
(b)(c) Đúng.
Hai miếng sắt kích thước giống nhau nhưng A đặc, B đục lỗ nên mA > mB —> A tạo nhiều H2 hơn nhưng lúc đầu A phản ứng chậm hơn (do B đục lỗ nên diện tích tiếp xúc của B với acid lớn hơn A)
—> (1) là A, (2) là B
(d) Đúng
1 mol Fe nặng 56 gam và có thể tích = 56/7,874 = 7,112 cm³
—> V 1 mol nguyên tử = 74%.7,112 = 5,26288 cm³
—> V 1 nguyên tử = 5,26288/(6,02.10²³) = (4/3)πR³
—> R = 1,28.10^-8 cm = 1,28Å.