Cho khí metan vào một bình kín chịu được áp suất, sau khi nhiệt phân thu được axetilen, hiđro và metan chưa phản ứng. Phân tích hỗn hợp khí thu được cho thấy hỗn hợp này có tỷ khối so với hiđro bằng 6,4.
(a) Tính hiệu suất của phản ứng.
(b) Tính thành phần % theo thể tích và theo khối lượng của các khí có trong hỗn hợp thu được.
a,
Gọi hỗn hợp sau là $X$
Xét $1$ mol $CH_4$ ban đầu.
BTKL: $m_{X}=m_{CH_4}=1.16=16g$
$\overline{M}_X=6,4.2=12,8$
$\Rightarrow n_X=\dfrac{16}{12,8}=1,25(mol)$
Gọi $x$ là số mol $CH_4$ phản ứng.
$2CH_4\buildrel{{1500^oC}}\over\to C_2H_2+3H_2$
$\Rightarrow n_{C_2H_2}=0,5x (mol); n_{H_2}=1,5x (mol)$
$\Rightarrow 0,5x+1,5x+1-x=1,25$
$\Leftrightarrow x=0,25$
$\to H=\dfrac{0,25.100}{1}=25\%$
b,
$X$ chứa: $C_2H_2$ ($0,125$ mol), $H_2$ ($0,375$ mol), $CH_4$ ($0,75$ mol)
$\%m_{C_2H_2}=\dfrac{0,125.26.100}{16}=10,3125\%$
$\%m_{H_2}=\dfrac{0,375.2.100}{16}=4,6875\%$
$\Rightarrow \%m_{CH_4}=85\%$
$\%V_{C_2H_2}=\dfrac{0,125.100}{1,25}=10\%$
$\%V_{H_2}=\dfrac{0,375.100}{1,25}=30\%$
$\Rightarrow \%V_{CH_4}=60\%$