Đề bài
Đốt cháy hoàn toàn m gam cacbon trong V lít khí oxi [điều kiện tiêu chuẩn], thu được hỗn hợp khí A có tỉ khối đối với oxi là 1,25.
a] Hãy xác định thành phần phần trăm theo thể tích các khí có trong hỗn hợp A.
b] Tính m và V. Biết rằng khi dẫn hỗn hợp khí A vào bình đựng dung dịch \[Ca{\left[ {OH} \right]_2}\] dư tạo thành 6g kết tủa trắng.
Lời giải chi tiết
Ta có: \[{d_{A/{O_2}}} = {{\overline {{M_A}} } \over {32}} = 1,25 \Rightarrow \overline {{M_A}} = 32.1,25 = 40\,\,\left[ * \right]\]
Phương trình phản ứng: \[\eqalign{ & C + {O_2}\,\, \to \,\,C{O_2}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\left[ 1 \right] \cr & C + C{O_2}\,\, \to \,\,2CO\,\,\,\,\,\,\,\left[ 2 \right] \cr} \]
Bài toán này có thể xảy ra hai trường hợp sau:
Trường hợp 1:Oxi dư [không có phản ứng 2]: Hỗn hợp A gồm CO2và O2dư. Thành phần phần trăm các chất trong hỗn hợp về mặt toán học không ảnh hưởng đến số mol hỗn hợp. Xét 1 mol hỗn hợp A, trong đó x là số mol của CO2và [1-x] là số mol của O2dư.
Ta có \[\overline {{M_A}} = {{44x + \left[ {1 - x} \right]32} \over 1} = 40 \Rightarrow x = {2 \over 3}\]
Vậy \[\% {V_{C{O_2}}} = {2 \over 3}.100 = 66,67\% \]
\[\% {V_{{O_2}}} = 33,33\% .\]
Trường hợp 2:O2thiếu [có phản ứng 2], hỗn hợp A có CO2và CO.
Tương tự trên, xét 1 mol hỗn hợp A, trong đó a là số mol của CO2và [1-a] là số mol của CO.
Ta có: \[\overline {{M_A}} = {{44x + \left[ {1 - x} \right]28} \over 1} = 40 \Rightarrow x = 0,75\]
Vậy \[\% {V_{C{O_2}}} = {a \over {a + b}}.100 = {{3b} \over {4b}}.100 = 75\% \]
\[\% {V_{CO}} = 25\% .\]
b] Tính m, V.
\[\eqalign{ & C{O_2} + Ca{\left[ {OH} \right]_2}\,\, \to \,\,CaC{O_3} \downarrow + {H_2}O \cr & 0,06\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, \leftarrow \,\,\,\,\,0,06 = {6 \over {100}} \cr} \]
Trường hợp 1:\[{n_{C{O_2}}} = 0,06\,mol \Rightarrow {n_{{O_2}\,dư}} = 0,03\,\,\left[ {mol} \right]\]
Vậy \[{m_c} = 0,06.12 = 0,72\,gam\]
\[{V_{{O_2}}} = \left[ {0,06 + 0,03} \right].22,4 = 2,016\,\,\][lít]
Trường hợp 2:\[{n_{C{O_2}}} = 0,06\,mol,\,{n_{CO}} = {1 \over 3}{n_{C{O_2}}} = 0,02\,\left[ {mol} \right]\]
\[\eqalign{ & \Rightarrow {n_C} = {n_{C{O_2}}} + {n_{CO}} = 0,06 + 0,02 = 0,08 \cr&\Rightarrow {m_C} = 0,08.12 = 0,96\left[ g \right] \cr & {n_{{O_2}}} = {n_{C{O_2}}} + {1 \over 2}{n_{CO}} = 0,06 + 0,01 = 0,07\,mol\,\cr& \Rightarrow {V_{{O_2}}} = 0,07.22,4 = 1,568\,\,\left[ {lit} \right] \cr} \]