Một bình kín dung tích 8,4 lít có chứa 4,96 g 02 và 1,3 gam hỗn hợp khí A

Giải SBT Hoá 11

Bài 33.7 trang 52 Sách bài tập Hóa học 11:

Bật tia lửa điện trong bình kín đó thì hỗn hợp A cháy hoàn toàn. Sau phản ứng, nhiệt độ trong bình là t₂ = 136,5^oC và áp suất là p₂ atm. Dẫn các chất trong bình sau phản ứng đi qua bình thứ nhất đựng H₂SO₄ đặc, sau đó qua bình 2 đựng dung dịch NaOH (có dư) thì khối lượng bình thứ hai tăng 4,18 g.

1. Tính p₂, biết rằng thể tích bình không đổi.

2. Xác định công thức phân tử và phần trăm theo thể tích của từng chất trong hỗn hợp A nếu biết thêm rằng trong hỗn hợp đó có một chất là anken và một chất là ankin.

Lời giải:

H₂SO₄ + nH₂O → H₂SO₄.nH₂O

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

Số mol CO₂ là: $\frac{4,18}{44}=0,095$ mol

Khối lượng C trong hỗn hợp A là: 0,095.12 = 1,14 (g).

Khối lượng H trong hỗn hợp A là: 1,3 - 1,14 = 0,16 (g).

Số mol H₂O sau phản ứng là: $\frac{0,16}{2}=0,08$ mol

Để tạo ra 0,095 mol CO₂ cần 0,095 mol O₂;

Để tạo ra 0,08 mol H₂O cần 0,04 (mol) O₂.

Số mol O₂ đã tham gia phản ứng là: 0,095 + 0,04 = 0,135 (mol).

Số mol O₂ ban đầu là: $\frac{4,96}{32}=0,155$ mol

Số mol O₂ còn dư là: 0,155 - 0,135 = 0,02 (mol).

Số mol 3 chất trong bình sau phản ứng:

0,095 + 0,08 + 0,02 = 0,195 (mol).

Nếu ở đktc thì V_o = 0,195.22,4 = 4,37 (lít).

Thực tế V₂ = 8,4 lít

$\frac{{\mathrm{P}}_2{\mathrm{V}}_2}{{\mathrm{T}}_2}=\frac{{\mathrm{P}}_0{\mathrm{V}}_0}{{\mathrm{T}}_0}$

Suy ra  

${\mathrm{P}}_2=\frac{{\mathrm{P}}_0{\mathrm{V}}_0}{{\mathrm{T}}_0}.\frac{{\mathrm{T}}_2}{{\mathrm{V}}_2}=\frac{1.4,37}{273}.\frac{(273+136,5)}{8,4}$= 0,78 atm

2. Đổi thể tích hỗn hợp khí trước phản ứng về đktc:

 ${\mathrm{P}}_1{\mathrm{V}}_1={\mathrm{P}}_0\mathrm{V}{\text{'}}_0\to \mathrm{V}{\text{'}}_0=\frac{{\mathrm{P}}_1{\mathrm{V}}_1}{{\mathrm{P}}_0}=\frac{0,5.8,4}{1}=4,21$

Số mol khí trước phản ứng: $\frac{4,2}{22,4}=0,1875$ mol

Số mol 2 hiđrocacbon: 0,1875 - 0,155 = 0,0325 (mol).

Đặt lượng C_nH_2n là a mol, lượng C_mH_2m-2 là b mol,

ta có a + b = 0,0325.

Số mol O₂: l,5na + (l,5m - 0,5)b = 0,135 (2)

Số mol CO₂: na + mb = 0,095 (3)

Từ (2) và (3), tìm được b = 0,015 ⇒ a = 0,0175

Thay các giá trị của a và b vào (3), ta có:

1,75.10⁻²n + 1,5.10⁻²m = 9,5.10⁻²

7n + 6m = 38

Nếu n = 2 thì $\mathrm{m}=\frac{38-2.7}{6}=4$

Nếu n = 3 thì $\mathrm{m}=\frac{38-3.7}{6}=2,83$ (loại)

Nếu n > 3 thì m < 2 (loại).

% về thể tích của C₂H₄: $\frac{1,{75.10}^{-2}}{3,{25.10}^{-2}}.100\%=53,8\%$

% về thể tích của C₄H₆ là 46,2%