Đem 0,4 lít hỗn hợp X (gồm hiđrocacbon A, khí CO2, Amoniac) trộn với 0,8 lít Oxy (có dư) rồi đốt. Sản phẩm sau khi đốt có thể tích 1,35 lít. Sau khi dẫn qua CaCl2 khan còn 0,65 lít, dẫn tiếp qua KOH dư còn lại 0,25 lít trong đó có 0,1 lít Nitơ. Xác định CTPT của A.
Quy đổi $1l\to 1$ mol
$n_{H_2O}=1,35-0,65=0,7(mol)$
$n_{CO_2}=0,65-0,25=0,4(mol)$
$n_{N_2}=0,1(mol)$
$n_{O_2\text{dư}}=0,25-0,1=0,15(mol)$
$\Rightarrow n_{O_2\text{pứ}}=0,8-0,15=0,65(mol)$
$2NH_3+1,5O_2\to N_2+3H_2O$
$n_{NH_3}=0,1.2=0,2(mol)$
Đốt $NH_3$ cần $0,1.1,5=0,15(mol)$ $O_2$, tạo ra $0,1.3=0,3(mol)$ $H_2O$
$\Rightarrow$ đốt $A$ cần $0,65-0,15=0,5(mol)$ $O_2$, tạo ra $0,7-0,3=0,4$ mol $H_2O$
Bảo toàn O: $n_{CO_2(A)}=\dfrac{2.0,5-0,4}{2}=0,3(mol)<n_{H_2O}$
$\Rightarrow A$ là ankan
$n_A=n_{H_2O}-n_{CO_2}=0,1(mol)$
$\Rightarrow C=\dfrac{0,3}{0,1}=3$
Vậy A là $C_3H_8$
Đáp án:
\({C_3}{H_8}\)
Giải thích các bước giải:
Ta có hỗn hợp X đốt cháy trong oxi thu được sản phẩm gồm có \(C{O_2},{H_2}O,{N_2}\)
Mặt khác, \(CaC{l_2}\) khan sẽ giữ \({H_2}O\) lại.
Ta có: \({V_{{H_2}O}} = 1,35 – 0,65 = 0,7l\)
dẫn tiếp qua KOH dư thì \(C{O_2}\) sẽ bị giữ lại
Ta có: \({V_{C{O_2}}} = 0,65 – 0,25 = 0,4l\)
Và có 0,1l khí \({N_2}\)
Ta có: 0,7+0,4+0,1=1,2l<1,35l
Suy ra: \({V_{{O_2}}}dư= 1,35 – 1,2 = 0,15l\)
Gọi công thức của A là: \({C_x}{H_y}\)
Có các phản ứng sau:
\(\begin{array}{l}
4N{H_3} + 3{O_2} \to 2{N_2} + 6{H_2}O\\
{C_x}{H_y} + (x + \dfrac{y}{4}){O_2} \to xC{O_2} + \dfrac{y}{2}{H_2}O
\end{array}\)
Giả sử các khí đo cùng ở 1 điều kiện giống nhau thì tỉ lệ thể tích cũng chính là tỉ lệ về số mol
\(\begin{array}{l}
{n_{{O_2}}}(N{H_3}) = \dfrac{3}{2}{n_{{N_2}}} = 0,15mol\\
{n_{{H_2}O}}(N{H_3}) = 3{n_{{N_2}}} = 0,3mol\\
\to {n_{{O_2}}}({C_x}{H_y}) = 0,5mol\\
\to {n_{{H_2}O}}({C_x}{H_y}) = 0,4mol\\
\end{array}\)
Bảo toàn nguyên tố O trong phản ứng đốt cháy hidrocacbon A:
\(\begin{array}{l}
2{n_{{O_2}}} = 2{n_{C{O_2}}} + {n_{{H_2}O}}\\
\to {n_{C{O_2}}} = \dfrac{{2{n_{{O_2}}} – {n_{{H_2}O}}}}{2}\\
\to {n_{C{O_2}}} = 0,3mol
\end{array}\)
Suy ra \({n_{C{O_2}}} < {n_{{H_2}O}}\)
Suy ra hidrocacbon A là ankan
\(\begin{array}{l}
{n_A} = {n_{{H_2}O}} – {n_{C{O_2}}} = 0,1mol\\
\to C = \dfrac{{{n_{C{O_2}}}}}{{{n_A}}} = 3
\end{array}\)
Suy ra ankan A là: \({C_3}{H_8}\)