Đề bài
Hỗn hợp khí A chứa C2H2 và H2. Tỉ khối của A đối với hiđro là 5. Dẫn 20,16 lít A đi nhanh qua chất xúc tác Ni nung nóng thì nó biến thành 10,8 lít hỗn hợp khí B. Dẫn hỗn hợp B đi từ từ qua bình đựng nước brom (có dư) cho phản ứng xảy ra hoàn toàn thì còn lại 7,39 lít hỗn hợp khí C. Các thể tích được đo ở đktc.
1. Tính phần trăm thể tích từng chất trong mỗi hỗn hợp A, B và C.
2. Khối lượng bình đựng nước brom tăng thêm bao nhiêu gam ?
Phương pháp giải - Xem chi tiết
1. +) A: C2H2 và H2
+) B: Khi A qua chất xúc tác Ni, xảy ra phản ứng cộng. C2H2 hợp hiđro có thể tạo thành C2H4 hoặc thành C2H6 hoặc thành cả 2 chất đó.
+) C: B đi qua nước brom dư, những hiđrocacbon không no đều bị giữ lại => C chỉ còn lại C2H6 và H2
+) Khai thác các dữ kiện của đề bài tìm số mol mỗi chất trong A, B, C => % thể tích của từng chất.
2. Khối lượng bình brom tăng = khối lượng hiđrocacbon không no bị giữ lại.
Lời giải chi tiết
1. Giả sử trong 20,16 lít A có x mol C2H2 và y mol H2.
ta có: x + y = \(\dfrac{{20,16}}{{22,4}} = 0,9(1)\)
\(\dfrac{{26x + 2y}}{{x + y}} = 5.2 = 10(2)\)
Giải hệ phương trình ta có x = 0,3 ; y = 0,6.
Thành phần hỗn hợp A : C2H2 chiếm \(\dfrac{{0,3}}{{0,9}}\). 100% = 33,33%
H2 chiếm 100% - 33,33% = 66,67%
Khi A qua chất xúc tác Ni, xảy ra phản ứng cộng. C2H2 hợp hiđro có thể tạo thành C2H4 hoặc thành C2H6 hoặc thành cả 2 chất đó :
\(\begin{array}{l}
{C_2}{H_2} + {H_2} \to {C_2}{H_4}\\
{C_2}{H_2} + 2{H_2} \to {C_2}{H_6}
\end{array}\)
Số mol khí trong hỗn hợp B : \(\dfrac{{10,08}}{{22,4}}\) = 0,45 (mol).
Trong hỗn hợp A có 0,3 mol C2H2 thì trong hỗn hợp B cũng có 0,3 mol các hiđrocacbon.
Số mol H2 trong B là : 0,45 - 0,3 = 0,15 (mol).
Số mol H2 đã tham gia phản ứng : 0,6 - 0,15 = 0,45 (mol).
Khi B đi qua nước brom dư, những hiđrocacbon không no đều bị giữ lại hết (phản ứng hoàn toàn).
Vậy hỗn hợp C chỉ còn lại C2H6 và H2 với số mol tổng cộng là : \(\dfrac{{7,39}}{{22,4}}\) = 0,33 (mol) ; trong đó số mol H2 là 0,15 mol, vậy số mol C2H6 là : 0,33 - 0,15 = 0,18 (mol).
Thành phần hỗn hợp C : C2H6 chiếm \(\dfrac{{0,18}}{{0,33}}\). 100% = 54,55% ; 0,330
H2 chiếm 100% - 55,45% = 45,45%.
Trong hỗn hợp B cũng phải có 0,18 mol C2H6. Để tạo ra 0,18 mol C2H6 cần 0,36 mol H2 tác dụng với C2H2. Vậy lượng H2 tác dụng với C2H2 để tạo ra C2H4 là : 0,45 - 0,36 = \({9.10^{ - 2}}\) (mol).
Lượng C2H4 trong hỗn hợp B là \({9.10^{ - 2}}\) (mol) và lượng C2H2 trong B là :
0,3 - 0,18 - \({9.10^{ - 2}}\) = \({3.10^{ - 2}}\) mol.
Thành phần hỗn hợp B :
C2H6 chiếm \(\dfrac{{0,18}}{{0,45}}\). 100% = 40% ;
C2H4 chiếm \(\dfrac{{{{9.10}^{ - 2}}}}{{0,45}}\). 100% = 20% ;
C2H2 chiếm \(\dfrac{{{{3.10}^{ - 2}}}}{{0,45}}\). 100% = 6,67% ;
H2 chiếm \(\dfrac{{0,15}}{{0,45}}\). 100% = 33,33%.
2. Khối lượng bình đựng nước brom tăng thêm :
\({9.10^{ - 2}}.28 + {3.10^{ - 2}}.26\) = 3,3 (g).
