Một bình kín có dung tích 5,6 lít chứa hỗn hợp khí X gồm SO2, O2 và một ít bột V2O5. Ở đktc, X có tỉ khối so với H2 là 25,6. Nung bình một thời gian, thu được hỗn hợp Y gồm 3 khí, tỉ khối của Y so với X là 4/3.
a. Tính hiệu suất phản ứng.
b. Cho toàn bộ hỗn hợp Y đi chậm qua dung dịch Ba(HCO3)2 dư, phản ứng thu được hai chất kết tủa trắng và dung dịch Z có khối lượng giảm đi m gam so với khối lượng dung dịch muối ban đầu. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính m?
Hỗn hợp $X : \ \begin{cases}SO_2: \ x(mol)\\ O_2: \ y(mol)\\\end{cases}$
`->x+y=\frac{5,6}{22,4}=0,25(mol)(1)`
Lại có
`M_{X}=25,6.2=51,2(g)`
Theo sơ đồ đường chéo
`->\frac{x}{y}=\frac{51,2-32}{64-51,2}=3/2`
`->2x-3y=0(2)`
Từ `(1)` và `(2)` giải hệ phương trình
$\to \begin{cases}x=0,15(mol)\\y=0,1(mol)\\\end{cases}$
$2SO_2+O_2\xrightarrow[V_2O_5]{t^o}2SO_3$
Ta có tỉ lệ
`n_{SO_2}=\frac{0,15}{2}<n_{O_2}=\frac{0,1}{1}`
`->H%` tính theo `SO_2`
Gọi `a` là số mol `SO_2` phản ứng
`->n_{SO_2(dư)}=0,15-x(mol)`
`n_{O_2(dư)}=0,1-0,5x(mol)`
`n_{SO_3}=x(mol)`
Lại có `M_{Y}=4/3 . 51,2=\frac{1024}{15}(g//mol)`
`->\frac{0,25.51,2}{0,15-x+0,1-0,5x+x}=\frac{1024}{15}`
`->0,1875=0,25-0,5x`
`->0,5x=0,0625`
`->x=0,125(mol)`
`->H%=\frac{0,125}{0,15}.100=83,33%`
`b,`
`Ba(HCO_3)_2` dư nên 2 kết tủa là `BaSO_4` và `BaSO_3`
Hỗn hợp `Y` gồm $\begin{cases}0,025(mol) SO_2\\0,125(mol) SO_3\\0,0375(mol) O_2\\\end{cases}$
`SO_3+H_2O->H_2SO_4`
`Ba(HCO3)_2+H_2SO_4->BaSO_4+2CO_2+2H_2O`
`Ba(HCO_3)_2+SO_2->BaSO_3+2CO_2+H_2O`
Theo phương trình
`n_{CO_2}=2(n_{SO_2}+n_{SO_3})=2.0,15=0,3(mol)`
`m_{\downarrow}=0,125.233+0,025.217=34,55(g)`
`->\Delta_m=34,55+0,3.44-0,025.64-0,125.80=36,15(g)`
Vậy `m=36,15(g)`
Đáp án:a) 80%
b) 36,15 g
Giải thích các bước giải:
a) $\left \{ {{SO2: a} \atop {O2: b}} \right.$ (mol)
nX = 5,6/22,4 = 0,25 mol
mX = 0,25.25,6.2 = 12,8g
$\left \{ {{a + b = 0,25} \atop {64a + 32b = 12,8 }} \right.$ ⇔$\left \{ {{a = 0,15} \atop {b= 0,1}} \right.$
$\frac{Y}{X}$ = $\frac{4}{3}$ ⇔$\frac{Y}{25,6.2}$ = $\frac{4}{3}$ ⇔ Y = 68,2
nY = $\frac{12,8}{68,2}$= 0,19
$n_{khí giảm}$ = $n_{O2}$ = 0,25-0,19 = 0,06 mol =>
Y$\left \{ {{SO2: 0,03} \atop {O2: 0,04}} \right.$ và SO3: 0,12
%H = $\frac{nSO3 thực tế}{nSO3 lí thuyết}$.100 = $\frac{0,12}{0,15}$.100 =80%
b)
Y$\left \{ {{SO2: 0,03} \atop {O2: 0,04}} \right.$ và SO3: 0,12 →$Ba_{}$$(HCO3)_{2}$ dư
→$\left \{ {{BaSO4=0,12} \atop {BaSO3=0,03}} \right.$ và thoát ra $C_{}$$O_{2}$ : 0,03.2 + 0,12.2 = 0,3
m giảm = mBaSO4 + mBaSO3 + mCO2 – m khí sục vào
= 0,12.233 + 0,03.217 + 0,3.44 – 0,03.64 – 0,12.80 = 36,15 g