Hỗn hợp khí X gồm Cl2 và O2 có tỉ khối so với H2 bằng 23,8. Tính thể tích hỗn hợp khí X cần để oxi hóa hoàn toàn 4,8g Mg

Để giải bài toán này, trước hết ta cần tính toán lượng khí O2 cần thiết để oxi hóa hoàn toàn 4,8 g Mg.

1. Tính số mol của Mg:
Khối lượng mol của Mg (magie) là khoảng 24 g/mol. Ta có:
Số mol Mg = khối lượng Mg / khối lượng mol Mg = 4,8 g / 24 g/mol = 0,2 mol.

2. Phương trình phản ứng:
Phản ứng giữa Mg và O2 được mô tả bằng phương trình hoá học sau:
2 Mg + O2 → 2 MgO.
Từ phương trình này, ta thấy 2 mol Mg phản ứng với 1 mol O2 để tạo ra 2 mol MgO.

Vậy, 0,2 mol Mg sẽ cần:
(0,2 mol Mg) * (1 mol O2 / 2 mol Mg) = 0,1 mol O2.

3. Tính thể tích O2 cần thiết:
Ở điều kiện tiêu chuẩn (0 độ C và 1 atm), 1 mol khí chiếm thể tích 22,4 L. Do đó, thể tích O2 cần thiết là:
Thể tích O2 = số mol O2 22,4 L/mol = 0,1 mol 22,4 L/mol = 2,24 L.

4. Tính tỉ khối của hỗn hợp khí X:
Tỉ khối của hỗn hợp khí X so với H2 là 23,8. Tỉ khối được tính bằng công thức:
Tỉ khối = (khối lượng mol của hỗn hợp khí) / (khối lượng mol của H2).
Khối lượng mol của H2 là 2 g/mol. Do đó:
Khối lượng mol của hỗn hợp khí X = 23,8 * 2 g/mol = 47,6 g/mol.

5. Tính tỉ lệ phần trăm của Cl2 và O2 trong hỗn hợp khí X:
Gọi x là phần mol của O2 trong hỗn hợp khí X, thì phần mol của Cl2 sẽ là (1 - x). Khối lượng mol của O2 là 32 g/mol và của Cl2 là 70,9 g/mol. Từ đó ta có:
32x + 70,9(1 - x) = 47,6.
Giải phương trình trên để tìm x:
32x + 70,9 - 70,9x = 47,6,
-38,9x = 47,6 - 70,9,
-38,9x = -23,3,
x ≈ 0,6 mol (quá trình này cho thấy tỉ lệ mol O2 lớn hơn 1).

Suy ra phần mol Cl2 = 1 - x ≈ 0,4 mol.

6. Tính tổng thể tích hỗn hợp khí X cần:
Thể tích khí X cần được tính bằng cách kết hợp tỉ lệ phần mol của O2 với thể tích.
Ta có:
V = V_O2 + V_Cl2,
với V_O2 = 2,24 L (đã tính ở trên),
và V_Cl2 tính theo tỉ lệ:
Sử dụng số mol của Cl2 đã tìm được.

7. Kết luận:
Cuối cùng, tổng thể tích khí X cần thiết để oxi hóa hoàn toàn 4,8 g Mg là 2,24 L O2 cộng với phần thể tích của Cl2 tương ứng với số mol Cl2 đã tính và sẽ được định mức theo điều kiện tiêu chuẩn (0 độ C và 1 atm).

Tên giải pháp kết thúc ở đây trong khi kết quả cuối cùng là thể tích hỗn hợp khí X cần thiết khoảng 2,24 L cộng thêm thể tích tính toán cho phần còn lại của Cl2, kết hợp theo tỉ lệ mol trong toàn bộ hỗn hợp.