Đề bài
Một bình kín dung tích 11,2 lít có chứa 6,4 g O2 và 1,36 g hỗn hợp khí A gồm 2 ankan. Nhiệt độ trong bình là 0°C và áp suất là \({p_1}\) atm. Bật tia lửa điện trong bình kín đó thì hỗn hợp A cháy hoàn toàn. Sau phản ứng, nhiệt độ trong bình là 136,5°C và áp suất là \({p_2}\) atm.
Nếu dẫn các chất trong binh sau phản ứng vào dung dịch Ca(OH)2 lấy dư thì có 9 gam kết tủa tạo thành.
1. Tính \({p_1}\) và \({p_2}\), biết rằng thể tích bình không đổi.
2. Xác định công thức phân tử và phần trăm thể tích từng chất trong hỗn hợp A, biết rằng số mol của ankan có phân tử khối nhỏ nhiều gấp 1,5 lần số mol của ankan có phân tử khối lớn.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
1. +) Giả sử hỗn hợp A có x mol CnH2n+2 và y mol CmH2m+2
+) Viết PTHH khi đốt cháy A.
+) Từ các dữ kiện đề bài lập các phương trình toán học để tính \({p_1}\) và \({p_2}\)
2. Biện luận n, m => CTPT của 2 ankan => phần trăm thể tích từng chất.
Lời giải chi tiết
1. Giả sử hỗn hợp A có x mol CnH2n+2 và y mol CmH2m+2 :
(14n + 2)x + (14m + 2)y = 1,36 \( \Rightarrow \) 14(nx + my) + 2(x + y) = 1,36 (1)
Khi đốt hỗn hợp A :
\({C_n}{H_{2n + 2}} + \dfrac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\)
x mol \(\dfrac{{3n + 1}}{2}\)x mol nx mol (n + 1)x mol
\({C_m}{H_{2m + 2}} + \dfrac{{3m + 1}}{2}{O_2} \to mC{O_2} + (m + 1){H_2}O\)
y mol \(\dfrac{{3m + 1}}{2}\)y mol ny mol (n + 1)y mol
\({n_{C{O_2}}} = {n_{CaC{O_3}}} = \dfrac{9}{{100}} = 0,09(mol)\)
\( \Rightarrow \) nx + my = 0,09 (2)
Từ (1) và (2), tìm được x + y = 0,05.
Số mol \({{O_2}}\) trước phản ứng : \(\dfrac{{6,4}}{{32}}\) = 0,2(mol).
Tổng số mol khi trước phản ứng : 0,2 + 0,05 = 0,25 (mol).
Nếu ở đktc thì V0 = 0,25.22,4 = 5,6 (lít).
Thực tế \({V_1}\) = 11,2 (lít)
\({p_1}\)\({V_1}\) = \({p_0}\)\({V_0}\) \( \Rightarrow \) \({p_1}\) = \(\dfrac{{{p_0}{V_0}}}{{{V_1}}}\) = \(\dfrac{{{1}{5,6}}}{{{11,2}}}\) = 0,5(atm).
Số mol hơi nước : (n + 1)x + (m + 1)y = nx + my + x + y = 0,14
Số mol O2 dự phản ứng: \(\dfrac{{(3n + 1)x + (3m + 1)y}}{2} = \dfrac{{3.0,09 + 0,05}}{2}\) = 0,16 (mol)
SỐ mol O2 còn dư : 0,2 - 0,16 = 0,04 (mol).
Tổng số mol khí sau phản ứng : 0,09 + 0,14 + 0,04 = 0,27 (mol).
Nếu ở đktc thì \(V{'_0}\) = 0,27.22,4 = 6,048 (lít)
Thực tế V2 = 11,20 (lít)
\(\dfrac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} = \dfrac{{{p_0}V{'_0}}}{{{T_0}}} \to {p_2} = \dfrac{{1.6,048}}{{273}}.\dfrac{{(273 + 136,5)}}{{11,2}} = 0,81(atm)\)
2) Nếu n < m thì x = 1,5y ;
Vậy x = 0,03 ; y = 0,02
0,03n + 0,02m = 0,09 \( \Rightarrow \) 3n + 2m = 9
3n = 9 - 2m \( \Rightarrow \) n = 3 - \(\dfrac{{2m}}{3}\)
n và m nguyên dương nên m = 3 và n = 1.
\({C}{H_4}\) chiếm 60% thể tích hỗn hợp.
\({C_3}{H_8}\) chiếm 40% thể tích hỗn hợp.
