ĐỐt cháy hoàn toàn 8,96 lít khi CH4 (đktc) rồi cho toàn bộ sản phẩm vào dung dịch chứa 22,2g Ca(OH)2 thì m dung dịch tăng hay giảm bao nhiêu g?
ĐỐt cháy hoàn toàn 8,96 lít khi CH4 (đktc) rồi cho toàn bộ sản phẩm vào dung dịch chứa 22,2g Ca(OH)2 thì m dung dịch tăng hay giảm bao nhiêu g?
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
có : $n_{CH_4} = \frac{8,96}{22,4} = 0,4(mol)$
$CH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t^o} CO_2 + 2H_2O$
$⇒ n_{CO_2} = 0,4(mol) ; n_{H_2O} = 2n_{CH_4} = 0,8(mol)$
có : $n_{Ca(OH)_2} = \frac{22,2}{74} = 0,3(mol)$
Vì $1 < \frac{n_{CO_2}}{n_{Ca(OH)_2}} = \frac{0,4}{0,3} = 1,3 < 2$
nên sản phẩm tạo $CaCO_3$( a mol) và $Ca(HCO_3)_2$ ( b mol)$
Bảo toàn nguyên tố với C :
$n_{CO_2} = n_{CaCO_3} + 2n_{Ca(HCO_3)_2} = a + 2b = 0,4$
Bảo toàn nguyên tố với Ca :
$n_{Ca(OH)_2} = n_{CaCO_3} + n_{Ca(HCO_3)_2} = a+b = 0,3$
$⇒ a = 0,2 ; b = 0,1$
Ta thấy :
$m_{CaCO_3} = 0,2.100 = 20 < n_{H_2O} + m_{CO_2} = 0,4.44 + 0,8.18 = 32$
⇒ khối lượng dung dịch tăng
$⇒ m_{tăng} = m_{H_2O} + m_{CO_2} – m_{CaCO_3} = 32 – 20 = 12(gam)$
$\text{n$_{CH_4}$ = $\frac{8,96}{22,4}$ = 0,4 (mol)}$
$\text{n$_{Ca(OH)_2}$ = $\frac{22,4}{74}$ = 0,3 (mol)}$
$\text{Các phản ứng có thể xảy ra:}$
$\text{CH$_4$ + 2O$_2$ CO$_2$ + 2H$_2$O (2)}$
$0,4$ $0,8$ $0,4$
$\text{Ca(OH)$_2$ + CO$_2$ → CaCO$_3$ + H$_2$O (3)}$
$0,3$ $0,3$ $0,3$
$\text{CaCO$_3$ + CO$_2$ + H$_2$O → Ca(HCO$_3$)$_2$ (4)}$
$0,1$ $0,1$ $0,1$
$\text{Theo (2) ⇒ n$_{CO_2}$ = n$_{CH4}$ = 0,4 (mol)}$
$\text{Xét tỷ lệ, ta thấy:}$
$\text{Do vậy xảy ra cả (3) và (4)}$
$\text{Lượng CaCO3 sinh ra cực đại ở (3) sau đó hòa tan một phần theo (4)}$
$\text{Theo (3) n$_{CaCO_3}$ = nCO2 = nCa(OH)2 = 0,3 (mol)}$
$\text{Số mol CO2 tham gia phản ứng ở (4) là: (0,4 – 0,3) = 0,1 (mol)}$
$\text{Theo (4) ⇒ nCaCO3 = nCO2 = 0,1 (mol)}$
$\text{Vậy số mol CaCO3 không bị hòa tan sau phản ứng (4) là:}$
$\text{nCaCO3 = 0,3 – 0,1 = 0,2 (mol)}$
$\text{Ta có: (m$_{CO_2}$ + m$_{H_2O}$) – m$_{CaCO_3}$ = 0,4 · 44 + 0,8 · 18 – 0,2 · 100 = 12 (gam)}$
$\text{Vậy khối lượng dung dịch tăng lên 12 gam.}$