Bài 5 trang 162 Hóa học 10 Nâng cao: 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....

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.

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 hia trường hợp sau :

Trường hợp 1 : Oxi dư (không có phản ứng 2) : Hỗn hợp A gồm CO₂ và O₂ dư. 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 CO₂ và (1-x) là số mol của O₂ dư.

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 : O₂ thiếu (có phản ứng 2), hỗn hợp A có CO₂ và CO.

Tương tự trên, xét 1 mol hỗn hợp A, trong đó A là số mol của CO₂ và (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 : ${n_{C{O_2}}} = 0,06\,mol,\,{n_{CO}} = {1 \over 3}{n_{C{O_2}}} = 0,02\,\left( {mol} \right)$

$\eqalign{  &  \Rightarrow {n_C} = {n_{C{O_2}}} + {n_{CO}} = 0,06 + 0,02 = 0,08 \cr&\Rightarrow {m_C} = 0,08.12 = 0,96\left( g \right)  \cr  & {n_{{O_2}}} = {n_{C{O_2}}} + {1 \over 2}{n_{CO}} = 0,06 + 0,01 = 0,07\,mol\,\cr& \Rightarrow {V_{{O_2}}} = 0,07.22,4 = 1,568\,\,\left( {lit} \right) \cr}$