Đề bài
Khi crăckinh butan, đã xảy ra các phản ứng :
\(\begin{array}{l}
{C_4}{H_{10}} \to C{H_4} + {C_3}{H_6}\\
{C_4}{H_{10}} \to {C_2}{H_6} + {C_2}{H_4}\\
{C_4}{H_{10}} \to {H_2} + {C_4}{H_8}
\end{array}\)
Một phần butan không tham gia các phản ứng.
Hỗn hợp khí A thu được sau phản ứng có thể tích là 47 lít. Dẫn hỗn hợp khí này đi qua nước brom có dư thì thể tích hỗn hợp khí còn lại là 25 lít. Đốt cháy hoàn toàn 5 lít hỗn hợp khí còn lại này thì thu được 9,4 lít CO2. Các thể tích khí đo ở cùng điều kiện.
1. Tính phần trăm thể tích butan đã tham gia các phản ứng.
2. Tính phần trăm theo thể tích của từng khí trong hỗn hợp A nếu biết thêm rằng thể tích C2H4 gấp 3 lần thể tích C3H6.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
1. +) Đặt thể tích \({C_4}{H_{10}}\) tham gia 3 phản ứng trên lần lượt là x, y, z. Số mol C4H10 không tham gia phản ứng là t lít.
+) Biến đổi toán học => thể tích \({C_4}{H_{10}}\) trước phản ứng => phần trăm thể tích butan đã tham gia các phản ứng.
2. +) Phương trình đốt cháy:
\(C{H_4} + 2{O_2} \to C{O_2} + 2{H_2}O\)
\(2{C_2}{H_6} + 7{O_2} \to 4C{O_2} + 6{H_2}O\)
\(2{H_2} + {O_2} \to 2{H_2}O\)
\(2{C_4}{H_{10}} + 13{O_2} \to 8C{O_2} + 10{H_2}O\)
+) Lập hệ phương trình => x, y, z, t => phần trăm theo thể tích của từng khí trong hỗn hợp A
Lời giải chi tiết
\({C_4}{H_{10}} \to C{H_4} + {C_3}{H_6}\)
x lít x lít x lít
\({C_4}{H_{10}} \to {C_2}{H_6} + {C_2}{H_4}\)
y lít y lít y lít
\({C_4}{H_{10}} \to {H_2} + {C_4}{H_8}\)
z lít z lít z lít
Đặt thể tích C4H10 không tham gia phản ứng là t lít.
2x + 2y + 2z + t = 47 (1)
Khi đi qua nước brom dư thì C3H6, C2H4 và C4H8 bị hấp thụ ; thể tích các khí còn lại :
x + y + z + t = 25 (2)
Lấy (1) - (2) ta có x + y + z = 22 ; đó chính là thể tích C4H10 đã phản ứng, còn x + y + z + t = 25 cũng chính là thể tích C4H10 trước phản ứng.
Phần trăm theo thể tích của C4H10 phản ứng : \(\dfrac{{22}}{{25}}\). 100% = 88%.
2. Giả sử đốt 25 lít khí còn lại sau khi qua nước brom
\(C{H_4} + 2{O_2} \to C{O_2} + 2{H_2}O\)
x lít x lít
\(2{C_2}{H_6} + 7{O_2} \to 4C{O_2} + 6{H_2}O\)
y lít 2y lít
\(2{H_2} + {O_2} \to 2{H_2}O\)
\(2{C_4}{H_{10}} + 13{O_2} \to 8C{O_2} + 10{H_2}O\)
t lít 4t lít
Thể tích CO2 thu được sẽ là :
\(x + 2y + 4t = \dfrac{{9,4.25}}{5} = 47(3)\)
Ngoài ra theo đầu bài y = 3x (4)
Giải hệ (1), (2), (3), (4) ta được x = 5; y =15; z = 2; t = 3.
Thành phần phần trăm về thể tích của hỗn hợp A :
\(\% {V_{C{H_4}}} = \% {V_{{C_3}{H_6}}} = \dfrac{5}{{47}}.100\% = 10,6\% \)
\(\% {V_{{C_2}{H_6}}} = \% {V_{{C_2}{H_4}}} = \dfrac{15}{{47}}.100\% = 31,9\% \)
\(\% {V_{{H_2}}} = \% {V_{{C_4}{H_8}}} = \dfrac{2}{{47}}.100\% = 4,3\% \)
\(\% {V_{{C_4}{H_{10}}}} = \dfrac{3}{{47}}.100\% = 6,4\% \)
