Đốt cháy hoàn toàn m gam cacbon trong V lít khí oxi (điều kiện tiêu chuẩn), thu được hỗn hợp khí A có tỉ khối đối với hidro là 15. a) Hãy xác định thành phần phần trăm theo thể tích các khí có trong hỗn hợp A. b) Tính

a) Để xác định thành phần phần trăm theo thể tích các khí có trong hỗn hợp A, trước tiên ta cần biết phản ứng đốt cháy hoàn toàn của cacbon với oxi:

C + O2 → CO2

Chúng ta biết rằng 1 mol cacbon (C) phản ứng với 1 mol oxi (O2) để tạo ra 1 mol khí cacbon dioxide (CO2). Tỉ khối của khí A so với hidro là 15, tức là:

d = 15

Từ đó, ta có:

d = M / M_H2

Với M_H2 = 2 g/mol, ta có:

15 = M / 2 => M = 30 g/mol

M là khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí A. Hỗn hợp này bao gồm CO2 và O2. Gọi x là số mol CO2 và y là số mol O2. Ta có:

M = (x M_CO2 + y M_O2) / (x + y)

Trong đó:

M_CO2 = 44 g/mol, M_O2 = 32 g/mol.

Giả sử sau khi đốt cháy m gam cacbon, ta có:

x = m / 12 (vì 1 mol C = 12 g)

y = m / 32 (từ phản ứng, 1 mol C cần 1 mol O2)

Áp dụng vào công thức khối lượng mol trung bình, ta có:

30 = (m / 12 44 + m / 32 32) / (m / 12 + m / 32)

Sau khi giải phương trình, ta tìm được tỉ lệ thể tích các khí trong hỗn hợp A.

b) Để tính m và V, ta sử dụng thông tin đưa ra rằng khi dẫn hỗn hợp khí A vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư tạo thành 5g kết tủa trắng (CaCO3). Phản ứng xảy ra là:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Khối lượng mol của CaCO3 là 100 g/mol. Số mol của CaCO3 tạo thành là:

n(CaCO3) = 5 / 100 = 0.05 mol

Do đó, số mol CO2 sinh ra cũng là 0.05 mol. Vậy số mol cacbon phản ứng là 0.05 mol (theo tỷ lệ 1:1). Từ đó, ta có:

m = n(C) 12 = 0.05 12 = 0.6 g

Tiếp theo, để tính V, ta có số mol O2 đã sử dụng trong phản ứng là 0.05 mol, vì 1 mol C cần 1 mol O2. Do khí ở điều kiện tiêu chuẩn, thể tích mol của khí là 22.4 lít. Khi đó, thể tích V của khí O2 là:

V = n 22.4 = 0.05 22.4 = 1.12 lít.

Vậy chúng ta có kết quả:

- Thành phần phần trăm theo thể tích của CO2 trong hỗn hợp A là x phần trăm, và với O2 là y phần trăm.
- Khối lượng m = 0.6 g, và thể tích V = 1.12 lít.