Bài 33.7* trang 52 SBT hóa học 11

Đề bài

Một bình kín dung tích 8,4 lít có chứa 4,96 g O₂ và 1,3 gam hỗn hợp khí A gồm 2 hiđrocacbon. Nhiệt độ trong bình \({t_1}\) = 0°C và áp suất trong bình \({p_1}\) = 0,5 atm.

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°C và áp suất là \({p_2}\) 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.

1. \({C_x}{H_y} + (x + \dfrac{y}{4}){O_2} \to xC{O_2} + \dfrac{y}{2}{H_2}O\)

\({C_{x'}}{H_{y'}} + (x' + \dfrac{{y'}}{4}){O_2} \to x'C{O_2} + \dfrac{{y'}}{2}{H_2}O\)

\({H_2}S{O_4} + n{H_2}O \to {H_2}S{O_4}.n{H_2}O\)

\(2NaOH + C{O_2} \to N{a_2}C{O_3} + {H_2}O\)

Số mol CO₂ là : \(\dfrac{{4,18}}{{44}}\) = 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 \(\dfrac{{0,08}}{2}\) = 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 : \(\dfrac{{4,96}}{{32}}\) =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 Vo = 0,195.22,4 = 4,37 (lít).

Thực tế \({V_2}\) = 8,4 lít

\(\dfrac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} = \dfrac{{{p_o}{V_o}}}{{{T_o}}} \Rightarrow {p_2} = \dfrac{{{p_o}{V_o}}}{{{T_o}}}.\dfrac{{{T_2}}}{{{V_2}}} = \dfrac{{1.4,37}}{{273}}.\dfrac{{(273 + 136,5)}}{{8,4}} = 0,78(atm).\)

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

\({p_1}{V_1} = {p_o}V{'_o} \to V{'_o} = \dfrac{{{p_1}{V_1}}}{{{p_o}}} = \dfrac{{0,5.8,4}}{1} = 4,2(l)\)

Số mol khí trước phản ứng : \(\dfrac{{4,2}}{{22,4}}\) = 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.

\({C_n}{H_{2n}} + \dfrac{{3n}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + n{H_2}O\)

a                1,5na               na

\({C_m}{H_{2m - 2}} + \dfrac{{3n - 1}}{2}{O_2} \to mC{O_2} + (m - 1){H_2}O\)

b                       (1,5m-0,5)b         mb

Số mol O₂ : 1,5na + (1,5m - 0,5)b = 0,135 (2)

Số mol CO₂ : na + mb = 0,095 (3)

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

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

\({1,75.10^{ - 2}}n + {1,5.10^{ - 2}}m = {9,5.10^{ - 2}}\)

7n + 6m = 38

Nếu n = 2 thì m = \(\dfrac{{38 - 2.7}}{6}\) = 4 ;

Nếu n = 3 thì m = \(\dfrac{{38 - 3.7}}{6}\) = 2,83 (loại) ;

Nếu n > 3 thì m < 2 (loại).

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

% về thể tích của C₄H₆ là 46,2%