Phương pháp giải bài toán chất khí liên quan đến áp suất pv nrt

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP.HCM xx KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Chuyên ngành : LÝ LUẬN DẠY HỌC Đề tài :

Trang 2

AS ES

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LOI CAM ON

OBO

7 Trong quá trình làm luận văn , em đã nhận được rất nhiều sự chỉ

dân, đóng góp ý kiến của các thầy cô , nhân đây em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến :

e Thiy TRAN VAN KHOA đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ

em trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

e Các thầy cô trong tổ bộ môn Hóa Lý cũng như các thầy cô

trong khoa Hóa, các bạn sinh viên trong khoa đã động viên

em rất nhiều

> Do thời gian làm để tài có giới hạn, lần đầu làm quen với công

việc nghiên cứu khoa học cũng như khả năng hạn hẹp của bản

thân nên không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong nhận

được sự đóng góp ý kiến , chỉ bảo quý báu chân thành của quý

Trang 3

+ ^

MO DAU

I LY DO CHON DE TAI

Một trong những nhiệm vụ của quá trình day học là hình thành những kỹ năng , kỹ xảo cho học sinh Đặc biệt đối với bộ môn Hóa

thì một trong những kỹ năng cần hình thành cho học sinh là kỹ năng

giải bài tập Hóa Để cho học sinh có được những kỹ năng giải bài

tập Hóa thì người giáo viên cần cung cấp cho học sinh những phương

pháp và thủ thuật giải toán chuyên biệt đối với bộ môn Hóa “te Việc giải bài tập Hóa là một trong những cách hữu hiệu mà

hầu hết mọi người giáo viên Hóa đều sử dụng để đánh giá mức độ

hiểu và vận dụng bài học của học sinh Hơn nữa, việc giải bài tập

Hóa còn là một công cụ để giúp giáo viên tìm được những em học sinh thông minh , thông qua cách giải bài tập của các em, từ đó có xu

hướng bồi dưỡng cho các em

% Trong các bài toán Hóa thuộc chương trình phổ thông thì học sinh gặp nhiều vướng mắc nhất , dễ sai lầm nhất đó là những bài toán Hóa liên quan đến chất khí thể hiện ở phương trình trạng thái khí lý

tưởng Vì vậy việc đưa ra phương pháp giải các bài toán thuộc dạng

này là rất cần thiết cho học sinh

Xuất phát từ những suy nghỉ trên ,em đã mạnh dan chon dé tài :

" Phương pháp giải toán chất khí liên quan đến áp suất theo

phương trình PV=nRT "

Trang 4

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP II MỤC DICH CUA DE TAI

Giúp cho hoc sinh có được phương pháp giải bài toán chất khí liên quan tới áp suất , làm các em say mê , hứng thú với bộ môn

Hóa , từ đó có ý thức tự học tốt hơn

II NHIỆM VU CUA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu cơ sở lý luận của bài tập Hóa

% Hệ thống, phân loại các bài toán chất khí liên quan tới áp suất

% Đưa ra phương pháp thống nhất để giải các bài toán dạng này

IV ĐỐI TƯƠNG NGHIÊN CỨU

Phương pháp giải toán chất khí liên quan đến áp suất theo phương

trình PV = nRT

V KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU

Quá trình dạy và học môn Hóa ở trường phổ thông

VI PHAM VINGHIÊN CỨU

Tất cả các bài toán chất khí liên quan đến áp suất theo phương

trình PV = nRT thuộc chương trình Hóa các lớp 10,11 ,12

VII GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu học sinh nắm vững phương pháp giải bài toán chất khí liên

quan tới áp suất thì các em sẽ không lúng túng khi gặp các bài toán dạng này Từ đó giúp cho quá trình dạy và học hiệu quả hơn , góp phần nâng cao

chất lượng dạy và học

VIII PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đọc và nghiên cứu các tài liệu liên quan đến để tài

% Phân tích , tổng hợp và rút ra các vấn để cần thiết

* Đưa ra những bài tập điển hình ,

% Đưa ra phương pháp giải thống nhất cho các bài toán dạng này

Trang 5

CHUONG I

CƠ SỞ LÝ LUẬN CUA VAN DE

NGHIÊN CỨU

1 ¢ NIỆ ^ ` m

Bài tập Hóa là phương tiện cơ bản nhất để dạy học sinh tập vận dụng các kiến thức vào thực tế Kiến thức học sinh tiếp thu

được chỉ có ích khi được sử dụng nó Bài tập Hóa là môt công cụ

để giáo viên kiểm tra sự hiểu , khả năng vận dụng của học sinh

Nếu học sinh nào giải quyết tốt bài tập thì học sinh đó đã lĩnh hội tương đối những kiến thức do giáo viên truyền đạt

Nội dung bài tập bao gồm những điểm chủ yếu , trọng tâm của bài giảng Bài tập Hóa có thể chỉ là bài tập lý thuyết đơn giản chỉ yêu cầu học sinh nhớ lại kiến thức , đôi khi bài tập Hóa

còn đòi hỏi học sinh không những nhớ mà còn phải hiểu và vận dụng thành thạo

Bài tập vừa là nội dung , vừa là phương pháp , vừa là phương tiện

để dạy tốt , học tốt môn Hóa học

II TÁC DUNG CỦA BÀI TẬP HÓA HỌC

Giái bài tập Hóa là một trong những phương pháp tích cực nhất để giáo

viên kiểm tra khả năng tiếp thu kiến thức của học sinh Thông qua bai tap,

giáo viên có thể phát hiện sai sót yếu kém của học sinh mà có kế hoạch rèn

Trang 6

GVHD: THẦY TRẦN VĂN KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

luyện kịp thời giúp học sinh vượt qua được những khó khăn Bài tập Hóa có những tác dụng giáo dục trí đục và đức dục to lớn sau đây:

I._ Rèn luyện cho học sinh khả năng vận dụng kiến thức đã học , biến

những kiến thức thu được qua các bài giảng của thẩy cô thành kiến

thức của riêng mình , Khi vận dụng một kiến thức nào đó thì kiến thức đó sẽ được nhớ lâu

2 Đào sâu kiến thức đã học một cách sinh động , phong phú , nhẹ

nhàng đối với học sinh Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập thì học sinh mới nắm vững kiến thức sâu sắc

3 Ôn tập, củng cố và hệ thống hóa kiến thức một cách thuận lợi nhất

Trong khi ôn tập nếu chỉ đơn thuần nhắc lại kiến thức thì học sinh sẽ chán , vì không có gì mới hấp dẫn , thực tế cho thấy các học sinh khá ,

giỏi chỉ thích giải bài tập trong giờ ôn tập

4 Rèn luyện được kỹ năng cần thiết về Hóa học như là cần bằng phương trình phản ứng, tính tốn theo cơng thức Hóa học và phương

trình Hóa học , kỹ năng sử dụng ngôn ngữ Hóa học , kỹ năng nhận

biết các chất góp phần vào việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học

sinh

5 Phát triển năng lực nhận thức , rèn trí thông minh cho học sinh Một bài tập có nhiều cách giải có cách giải thông thường theo các bước

quen thuộc nhưng cũng có cách giải độc đáo thông minh , ngắn gọn,

mà lại chính xác Đưa ra một bài tập rồi yêu cầu học sinh giải bằng

nhiều cách , tìm những cách giải hay nhất , ngắn nhất , chính là cách

rèn luyện trí thông minh cho học sinh

Trang 7

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP

6 Giao duc tu tudng đạo đức tác phong như rèn luyện tính kiên nhẫn ,

trung thực , sáng tạo , khoa học Nâng cao lòng yêu thích học tập bộ

mon Rèn luyện tác phong lao động có văn hóa , lao động có tổ chức

có kế hoạch , gon gàng , ngăn nắp , sạch sẽ nơi làm việc thông qua

các bài tập thực nghiệm

Trang 8

+ 2 ˆ C

GVHD : THÁY TRẤN VĂN KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHUONG II

PHUONG PHAP GIAI TOAN CHAT

KHI LIEN QUAN DEN AP SUAT PV=nRT

Để giải tốt các bài toán về chất khí chúng ta cần nắm vững một số

kiến thức cơ bản sau đây :

I Công thức MENDELEEP-CLAPERON hay còn gọi là phương

trình trang thái khí lý tưởng :

PV

PV=n RT => no —

RT

Trong công thức này :

- P là áp suất có đơn vị là atm ( 1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg )

-V là thể tích khí có đơn vị là lít

-n là số mol khí , có đơn vị là mol

-R là hằng số khí lý tưởng, R = ae = 0,082 (atm lit /moi K)

-T JA nhiét 46 Kelvin T’K=°C +273

2 Điều kiện tiêu chuẩn

Điều kiện tiêu chuẩn là ở OfC và | atm

V

khđó IEZ——— ( Y có đơn vị lít)

22,

3 Định luật Avogadro về chất khí

“ Trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất , những thể tích khí bằng

nhau của các chất khí khác nhau déu chứa cùng số phân tử khi “

Trang 9

GVHD : THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP

4 Điều kiện đẳng nhiệt , đẳng áp

Trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất thì tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ mol

P, T=const => V~n ( thể tích khí tỉ lệ với số mol khí )

PV, =n,RT | > t= 1 (& thể tích =% số mol) V,

PY, = n,RT V, n,

§ Diéu kién dang nhiét , dang tich

Trong cùng điều kiện nhiệt độ và thể tích thì tỉ lệ áp suất bằng tỉ lệ mol V.T =const= P~n (áp suất khí tỉ lệ với số mol khí ) PV =n,RT —>—-=—- (%áp h nụ suất = % số mol ) P,V=n.RT)| P, a, 6 Nếu chỉ cùng dung tích bình , khác nhiệt độ và áp suất P,V =n,RT, | PR nT —> hoc k, P,V =n,RT, P, o,T,

7 Định luật Dantol ( định luật về áp suất riêng phần )

" Áp suất toàn phần của hỗn hợp khí bằng tổng số các áp suất riêng phần của các chất khí có trong hỗn hợp khí ( các khí trong hỗn hợp không tương

tác hóa học với nhau ”

Ap suất riêng phần của I khí trong hỗn hợp là áp suất của khí ấy , có được

bằng cách loại các chất khí khác của hỗn hợp ra khỏi bình chứa với điều

kiện nhiệt độ bình chứa và thể tích của bình chứa không đổi

Ví dụ : trong một hỗn hợp khí có 3 chất khí không tương tác hóa học với

nhau với số mol mỗi khí lần lượt là nạ , nạ, n; , mỗi khí gây ra áp suất riêng

Trang 10

GVHD : THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP

phan là pị ,p› ,Pa

Khi đó số mol tổng cộng của hỗn hợp khí là n= n¡ + n; + n; Hỗn hợp gây ra

áp suất toàn phần là p, p = p¡ +p› +

CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ÁP SUẤT

a Nếu bình chỉ chứa các chất khí , không chứa sẵn các chất lỏng nào

khác và coi Vạ là phần chứa khí của bình kín không đổi —> khi đó thể tích V ( dùng để làm toán ) = Vạ (thể tích bình )

b Nếu trong bình kín có chứa sẵn chất lỏng ( ngoài các chất khí khác )

khi đó ;

Vin ( dang làm toán )= Vụạnh - Vensiidng

c Chú ý tới nhiệt độ sau thí nghiệm có thể làm cho sản phẩm lỏng ở thể

hơi Ví dụ : H;O ở thể hơi khi nhiệt độ tˆ>100°C —> khi đó hơi nước là

thành phần trong hỗn hợp khí và do đó hơi nước sẽ tạo áp suất

d Ấp suất chỉ liên quan tới chất khí , hơi ; chất lỏng và chất rắn tạo áp

suất không đáng kể

CÁC BƯỚC CÂN THIẾT ĐỂ GIẢI TỐN CHẤT KHÍ LIÊN QUAN ĐẾN ÁP SUẤT

| Viết phương trình phản ứng và cân bằng

2, Van để số mol cần được xem xét cụ thể về hiệu suất ; xét thiếu thừa 3, Giới thiệu cụ thể hỗn hợp khí trước và sau phản ứng( mol hay thể tích)

4 Sử dụng các phương trình toán học liên quan

Trang 11

CHUONG III

MỘT VÀI BÀI TOÁN CƠ BẢN

Bai |

Trong một bình kín 400 lít chứa đầy không khí (đktc) và 73,6

am quặng CuFeS: sau khi đốt cháy hoàn toàn quặng theo phương trình : ả

CuFeS, + O; ]—Š CuS + Fe,0, + SO,

Làm lạnh bình tới O°C

> Tính phần trăm thể tích hỗn hợp khí sau phản ứng

> Tính áp suất trong bình sau phản ứng , biết thể tích bình

không đổi thể tích chất rắn không đáng kể

Bài giải

Phan ứng đốt cháy quặng :

4CuFeS; + 9O; —!“—_> 2Cu;$§ +2Fe;O; + 6§O; (1)

I Tính phần trăm thể tích hỗn hợp khí

Trang 12

Thể tich SO; tao ra = ~.0.4.22,4= 13,44 (lit)

Như vậy hỗn hợp khí sau phản ứng chứa 320 lít N; ; 13,44 lit SO, ; và 59.84 lít O› =› Tổng thể tích khí bằng : 320 + 13,44 + 59,84 = 393,28 ( lít ) Thành phần phần trăm theo thể tích của hỗn hợp khí như sau : _ 320.100 _ ` 393.28 81,4 (%) 59 84.100 ts omy aso xi TU cùng 13.44.100 > 39328 (%) va % SOz = 303 58 XU 2.Tính áp suất :

Vì thể tích bình và nhiệt độ không đổi , nên áp suất trong bình tỉ lệ với số mol khí , tức là tỉ lệ với thể tích của khí , do đó áp suất trong bình

sau phản ứng Ps :

= ae hay Ps = 0,983 (atm )

ính phần trăm thể tích các khí

Theo phản ứng đốt cháy :

736 gam CuFeS; phản ứng với 201,6 lít O;

Trang 13

736 gam CuFeS: tạo thành 134,4 lít SO›

73,6 gam CuFeS: tạo thành y lit SO, _T3,6.134,4 "T16 =l3,44 (lít) Như vậy trong hỗn hợp khí sau phản ứng có 320 lít N; ; 13,44 lít SO; ; và thể tích O;= 80 - 20,16 = 59,84 lít = Tổng thể tích hỗn hợp khí = 320 + 13,44 + 59,84 = 393,28 (lít) và thành phần phần trăm tính như cách l1 Bài 2

Trong một bình kín 20 lít chứa 10 lít N; và 10 lít Hạ ở O°C và

10atm Sau khi tiến hành phản ứng tổng hợp NH;, đưa nhiệt độ

về O°C.,

> Tính áp suất trong bình sau phản ứng, biết rằng có 60% H;

tham gia phản ứng

> Nếu áp suất trong bình là 9 atm thì có bao nhiêu phần trăm

Trang 15

%N, =ro.100=10 (%) %H, == 100=30 (%)

Bai 3

Trong một bình thép có thể tích không đổi chứa một lượng khí H: ở OfC và áp suất trong bình là 1000 mmHg

Trang 16

GVHD: THẦY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP

Ba ] 4

| Trong một bình kín chứa đây những thể tích bằng nhau của O; | và C;H; Sau khi đốt cháy và đưa nhiệt độ bình về trạng thái

| ban đầu thì áp suất trong bình thay đổi như thế nào biết các chất

¡ đều ở trạng thái khí (phản ứng hoàn toàn ) Bài giải

Gọi x là thể tích khí C;H;, cũng là thể tích khí O;

Phản ứng cháy : 2C,H, + 5O,—“=->4CO, + 2H,O

Ta thay cif | thể tích CạH; cần 2,5 thể tích O;_ như vậy thể tích khí

oxi trong bình thiếu 2C,H, + 5O,—'©›4CO, + 2H,O Trước pư X X ( lít ) Pư 04x 4— x ( lít ) Sau pư 0,6x 0 08x 0,4x ( lit ) Tổng thể tích khí trước phản ứng là : Vr= x +x =2x (lit) Tổng thể tích khí sau phản ứng là : Vs= 0,6x + 0,8x + 0,4x = 1,8x (lit)

Vì thể tích bình và nhiệt độ bình không đổi nên áp suất trong bình tỉ lệ

Trang 17

Bais

Trong một bình kín thể tích 5 lít chứa hỗn hợp khí gồm oxi va một hidrocacbon , trong đó oxi chiếm 90% thể tích , tỉ khối hơi của

hỗn hợp khí so với hidro bằng 16,6

> Xác định công thức phân tử của hidrocacbon

-> Sau khi bật tia lửa điện để đốt cháy hoàn toàn hidrocacbon , làm lạnh bình tới O”C Tính áp suất trong bình , biết thể tích bình không đổi , thể tích nước không đáng kể ( áp suất ban đầu

là latm )

I Xác định công t ị xHs

Thể tích khí oxi: Voxi=5.0,9=4,5 (lít)

Thể tích khí hidrocarbon : V '= 5 -4,5=0,5 ( lít)

Gọi M và M lần lượt là khối lượng phân tử của hidrocarbon và khối

Trang 18

Phin ting chdy: C,H, +50, —“© >3CO, +4H,O Ban dau 0,5 4.5 ( lít ) Phản ứng 0,5 —+> 2,5 ( lít ) Sau phản ứng 0 2 1,5 0 ( lít ) Thể tích khí trước phản ứng : Vy=5 (lít) Thể tích khí sau phẩn ứng: Vs=241,5 =3,5 (lit)

Vì nhiệt độ và thể tích bình không đổi , nên áp suất trong bình tỉ lệ

với số mol khí, tức tỉ lệ với thể tích khí :

T1 5 ca p, = 22>! 50,7 (atm)

PR, Vy 33 5

Bai6

Trong một bình kín chứa hỗn hợp khí (NO và O;) ở điều kiện

tiêu chuẩn có tỉ khối hơi so với H; bằng 15,6

Sau một thời gian phản ứng , đưa bình về nhiệt độ ban đầu , đo thấy áp suất trong bình là p

Tìm khoảng xác định của p để bài toán có nghĩa

Bài giải

Đặt x, y lần lượt là số mol NO và O; ban dau

Ta có khối lượng phân tử trung bình hỗn hợp :

Min og SURF ORY, =15,6.2=31,2 => 1,2x=0,8y=> y=1,5x

X+yYy

Trang 19

=> Tổng số mol khí trước phản ứng n¡ =2,5x ( mol ) Phương trình phẳnứng: 2NO + O, —* 2NO;

Ban đầu X 1,5x ( mol )

Phản ứng a —> 05a ( mol )

Sau phản ứng x=a l.5x-0.%a a ( mol )

Tổng số mol khí sau phản ứng :n; = x— a+ 1,5x - 0,5a +a = 2,5x - 0,5a ( mol ) Vì bình kín , thể tích và nhiệt độ bình không đổi nên áp suất tỉ lệ với số mol khí : P, My _, P2 _ 2,9x—- 0,54 _ 1 0,2“ Pp n, ] 2,5Xx với điều kiện : 0< a < x khia =0 > P;= l(atm ) khi a=x => P,=0,8( atm)

Vậy khoảng xác định gid tri cla dp suat 18:0,8 < P2 < 1 (atm)

Bài 7

Trong một bình kín dung tích không đổi chứa 4,8 gam pirit sắt và một lượng không khí ( lấy dư 10% so với lượng cần phản ứng )

Trang 20

về nhiệt độ ban đầu Ap suất trong bình giảm 3,3% so với ấp suất

trong bình trước khi nung

> Xác định phần trăm theo thể tích hỗn hợp khí trong bình sau khi nung > Xác định phần trăm theo khối lượng chất rắn có trong bình sau khi nung Bài giải I Xác định phần trăm thể tích Số mol FeS; = 4.8 = 0,04 (mol) 120 * Ch han tng không hết 11 0

Phương trình phản ứng :2FeS to, ——>Fe,O, + 4SO,

Giả sử 0,04 mol FeS; phản ứng hết thì theo phương trình cháy ta tính được số mol của oxi phản ứng và số mol khí SO; sinh ra :

Ny (pu)=—.0,04=0,1 | (mol)

=>.0,04= 0,08( mol) Hạo,

110

Số mol oxi ban đầu : No Tog aml (mol )( lấy dư 10% )

= Số mol khí ntơ : n„ =0,121.4= 0,484 (mol)

Tổng số mol khí trong bình ban đầu: n¡ = 0,121 + 0,484 = 0,605(mol) Tổng số mol khí trong bình sau phản ứng :

Trang 21

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP nz= nụ, +ns¿ +ngạ (còn dư) = n,=0,484 + 0,08 + 0,121 — 0,11 =0,575 ( mol ) Binh kín , dung tích và nhiệt độ bình không đổi nên áp suất tỉ lệ với số mol khí : Nếu coi áp suất ban đầu P , ứng với 100% và áp suất sau đã giảm chỉ còn a%b, ta có tỉ lệ : P,_n, a(%) _ 0,575 P on, 100(%) 0,605 => a = 95,04(%)

Độ giảm áp suất nếu FeS; phản ứng hết bing 100 — 95,04 = 4,96 % Nhưng trên thực tế đề bài cho chỉ giảm 3,3%

—= FeS; phản ứng không hết s * Gọi x là số mol FeS; đã phản ứng Theo phương trình phản ứng

cháy ta có tổng số mol khí trong bình sau phản ứng là :

Tite no = 0,484+2x +{o,121-1 = 0,605-— (mol)

Trang 22

GVHD: THAY TRAN VĂN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP

=> x = 0,0266

30,0760 = 0,585 (mol)

Tổng số mol khí sau khi nung n ; = 0,605-

Số mol khí SƠ; = 2 0,0266 = 0.0532 ( mol ) Số mol khí N : = 0,484 ( mol ) Vậy phần trăm theo thể tích hỗn hợp khí sau khi nung : %Vụ,= “=~ 100= 82, 735(%) %V SO, = oe 100=9, 094(%) Va % O, cdn du = 100 — 82,735 — 9,094 = 8,171 ( %)

2, Xác đinh phần trăm khối lương

Chất rắn có trong bình sau khi nung gồm có :

Trang 23

Bais

Trong một bình kín dung tích không đổi chứa hỗn hợp gồm oxi (dư )

và một Ankadien luân hợp ( gọi là chất A ) theo tỉ lệ thể tích 9:1 ở ỨC và áp suất p atm Bật tia lửa điện để đốt cháy hết A rồi đưa

Trang 24

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP Bài 9

Trong một bình kín dung tích không đổi chứa một lượng oxi gấp

đôi lượng cần thiết để đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp hơi 2 este là đồng phân của nhau có công thức phân tử là C ;H ;„O; Nhiệt

độ và áp suất trong bình lúc đầu là 136,5°C và I atm

Sau khi đốt cháy hoàn toàn hai este , giữ nguyên nhiệt độ bình ở 819K áp suất trong bình lúc này là 2,375 atm

Hãy lập công thức phân tử và công thức cấu tao hai este Bài giải Phản ứng cháy của hai đồng phân este : C H,.D; +#8~2QO,S—° ›nCO,+nH,O Để đơn giản trong tính toán ta cho lúc đầu hỗn hợp hơi 2 este có số mol la 1 mol => Số molOas= 3n—-2 (mol ) = Tổng số mol hỗn hợp khí ban đầu : n,;= 3n—2+1=3n-1 (mol) Tổng số mol hỗn hợp khí lúc sau n ; : nz= số mol nước + số mol khí CO; + số mol oxi dư =>nạ=3,5n~ l ( mol )

Gọi P¡, P; lần lượt là áp suất trong bình trước và sau phản ứng ,

Trang 25

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP =n = 3 Vậy công thức phân tử của hai este là C ; Hạ O;

Trong một bình kín chứa 2 khí là hidro và etilen , có tỉ khối hơi so

với hidro bằng 7,5 va một ít bột niken

Nung nóng hỗn hợp thì thu được hỗn hợp khí có tỉ khối hơi so với hidro bằng 9 Và sau khi đưa về nhiệt độ ban đầu thì áp suất trong bình trong bình là p > Tính % thể tích các khí trong bình trước và sau phản ứng > Tính hiệu suất phản ứng > _ Tính p, biết áp suất trong bình trước phản ứng là l atm Bài giải

I.Tính % thể tích các khí trước và sau phản ứng Gọi a là số mol ban đầu của CH;ạ =CH;

Gọi b là số mol ban đầu của Hạ

Trang 26

Phản ứng X— x ( mol )

Sau phan tfng ä —X b—x x (mol)

Tổng số mol khí trước phản ứng : n ¡=a+b ( mol )

Trang 27

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP % thể tích các khí sau phản ứng : NHÀ a=b % CH:CH; ( dư ) = % H; ( dư ) ° a—X 3x—x 2x 100 = 100 = —.100 = 40 (%) a+b—x 5x 5x = % CH;CH;= 100 - 40 - 40 = 20 ( % ) 2 Tính hiệu suất phản ứng H=Š.100=-—.100= 33,33 (%) a 3x

3 Tính áp suất trong bình sau phản ứng

Trang 28

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thành phần các khí trong A ; % Hạ =% CH»CH; = 50 (%) Xét l mol B, gọi y là số mol của H; , cũng là số mol của CH;CH; => 2y + 28y + 30(1 — 2y ) =9.2=18 =y=0.4 => Thành phần các khí trong B : ứ Hạ = % CH;CH; = 40 (%) % CH3CH; = 20 (% ) 2 Tính hiệu suất Muốn tạo thành I mol B tức tạo thành 0,2 mol CH;CH; thì : Hạ phải có : 0,2 +04 =0,6 ( mol ) CH;CH; cũng phải có : 0,2 +0,4 = 0,6 ( mol ) = A phải có : 0,6 +0,6 = 1,2 ( mol )

Nếu hiệu suất 100% thì ta sẽ thu được 0,6 mol CH:CH; , nhưng trên thực tế ta chỉ thu được 0,2 mol CH;:CH;

Trang 29

GVHD: THẦY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP CHUONG IV MOT VAI BAI TOAN NANG CAO Bai | _ Trong mét binh kin dung tích không đổi chứa a mol O;, va 2a mol SỐ; ở 100C và 10 atm ( có mặt chất xúc tác V;O; )

Nung nóng bình một thời gian , sau đó đưa bình về nhiệt độ ban đầu: áp suất trong bình lúc này là p

Hãy thiết lập biểu thức tính áp suất p và biểu thức tính tỉ khối d so

với H; của hỗn hợp khí trong bình sau phản ứng theo hiệu suất phản -ng h Hỏi p và d có giá trị trong khoảng nào ? | Bài giải Phương trình phản ứng : : O.,+SO “22: »SO 2 27+ 2 a 3 ah — 2ah 2ah ( mol ) SO ,:2ah mol Hỗn hợp khí sau phản ứng: 4SO, (d): 2a—2ah mol O,(d):a-ah mol

Tổng số mol khí sau phản ứng : n s = 3a - ah ( mol )

Tổng số mol khí trước phản ứng : n + = a + 2a = 3a ( mol )

Vì dung tích và nhiệt độ bình không đổi nên áp suất tỉ lệ với số

mol khí :

Trang 30

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP P, ng 3a-ah 3-h Ps my 3a 3 = P=10.=— khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp khí sau phản ứng : M _32a+128a 160a 160 ` 3a-ah 3a-ah 3-h ( gam / mol ) Tỉ khối của hỗn hợp khí sau phản ứng so với H;: _ 160 1 TM _3-h 2 80 => d =— 3-h Tìm khoảng xác định : d = 80 Pl0 5 52 3h VY °s 3

Khi h = 0 ( không xảy ra phản ứng ) = d= 26,67 và P= I0 ( atm )

Khih= 1 ( phản ứng hoàn toàn ) =d=40 và P=6,67 (atm )

Vậy: 2626<d<40 và 6,67<P<l0 (atm )

Trang 31

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP Bài 2

Hai bình kín A và B đều có dung tích không đổi 9,96 lít chứa

không khí ( 21% oxi , 79 % nitơ ) ở 27,3C và 752,4 mmHg Cho

vào cả hai bình những lượng như nhau của hỗn hợp ZnS và FeS:

Trong bình B còn có cho thêm một ít bột S ( không dư ) Sau khi

nung 2 bình để đốt cháy hỗn hợp sunfua và lưu hùynh , đưa nhiệt độ bình về 136,5°C, lúc đó trong bình A áp suất là P ¿ và oxi

chiếm 3,68% thể tích , trong bình B áp suất là P g và nitơ chiếm

§3,16% thể tích

> Tính phần trăm thể tích các khí trong bình A

> Nếu lượng lưu hùynh trong bình B thay đổi thì % thể tích các

khí trong bình B thay đổi như thế nào ? z Tính P ;và Psg > Tinh khối lượng hỗn hợp Zn§ và FeS; đã cho vào trong mỗi bình Bài giải | Tính phần trăm thể tích các khí Số mol oxi ban đầu : sở 152.4 o o6 n,, =0,21.— =0,21.—262 — =0, 084( mol) : RT 0,082 300,3 Số mol nitơ ban đầu : sự 1524 9 g¢ n, =0,79.— =0,79, 2 RT 0,082 300,3 200 —_ <0, 316( mol)

Số mol hỗn hợp ban dau : n= 0,316 + 0,084 = 0,4 ( mol )

Gọi số mol cia ZnS 1a a ( mol ) va số mol của FeS; là b ( mol )

Trang 32

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP Phương trình phản ứng : ZnS +1,50,—*+ZnO + SO, a—> ( mol ) 2FeS, +5,5O,—'—›Fe,O, + 4SO, b—> ( mol ) Gọi x là số mol lưu hùynh : x= n s, khi đó ở bình B còn có phản ứng : S+ ư,— “ s8§Ư, X ( mol ) Ở bình A :

Số mol O ; phản ứng : 1,5a + 2,75b ( mol )

Số mol SO: sinh ra :a +2b( mol )

Trang 33

O› (dư)= 0084 - I,Š5a - 2,7Sb - x ( mol )

Tổng số mol khí trong bình B sau phản ứng : ny = 0,4 — 0,5a — 0,75b ( mol ) 0,316 sấ - = 0,8316 Nitd chiém 83,16% => 0.4-0.5a-0.7%b = 0,01664 = 0,4158a + 0,6237b (ID Từ (1) và (H) =a=0,01 và b=0,02 =>›nau= 0,4 - 0,5.0,01 - 0,75.0,02 = 0,38 ( mol ) Phần trăm thể tích các khí trong A : %N;= CC 100=83,16 (%) a+2b 100= 0,01+2.0,02 0,38 0,38 %SO ,= 100=13,16(%) và %O ;= 3,68 ( % ) 2.Tính phần trăm các khí trong B Tổng số mol các khí trong B :n p= 0,4 —- 0,5.0,01 - 0,75.0,02 = 0,38 ( không phụ thuộc vào x )

Trang 34

Khi x =0 ( không có lưu hùynh ) : %SO ,= 2» 100 =13,16 (%) * 0,38 %0 =" 100= 3,68 (%) Khi x= 0,014 ( để phản ứng hết với oxi ) : 0,05+0,014 %SO „= 100=16,84(%) %O ,=0 (%)

Trong cả hai trường hợp % N; = 83,16 (% ) ( không đổi )

Như vậy khi lượng lưu hùynh thay đổi thì phần trăm các khí thay đổi như sau : 0% <O;<3,68 % và 13,16% <SO¿;< 16,84 % 3 Tính Pa và Pp Ta thấy n„=ng, và hai bình như nhau ( nhiệt độ và dung tích bình ) nên P4=Pp HT _My RT - 0,38.0, 082.(136, 5+ 273) V V 9,96 P.=P,= = 1,28 (atm)

4 Tính khối lương hỗn hợp sunfua

Theo phương trình phản ứng, ta tính đựơc khối lượng của hỗn hợp

sunfua :

Trang 35

GVHD: THAY TRAN VAN KHOA LUAN VAN TOT NGHIEP m ;„„ =a.97 =0,01.97=0,97(gam) m ;„¿ =b.]120=0,02.120=2,4(gam) = Khối lượng hỗn hợp sunfua = 2,4 + 0,97 = 3,37 ( gam ) CA Cách thứ 2 Các phương trình phản ứng :

2Zn§ + 3O, —!—›2ZnO + 2SO, (]) 4FeS; + IIO,;—*€->2Fe ,O, + §SO, (2) S+O,—=—>›SO, @)

Theo phương trình (3) : cứ 1 mol oxi mất đi lại có l mol SO; tạo ra

nên tổng số mol khí ở hai bình là như nhau , do đó % thể tích của N; cũng bằng nhau và bằng 83,16% I Phần trăm các khí trong A : % N;y=83,16(%), %O;= 3,68 ( % ) % SO; = 100 = 83,16 - 3,68 = 13,16 ( % ) 2 Phần trăm các khí trong B :

$ O› tối đa như ở bình A, tối thiểu bằng0: 0%<O;< 3,68 %

% SO; tối thiểu như ở bình A và tối đa bằng 13,16 + 3,68 = 16,84 (% ) 13,16 % < SO; < 16,84 %

Trang 36

3 Tinh P,P»

Vì dung tích bình như nhau , nhiệt độ như nhau , số mol khí như nhau nên áp suất hai bình như nhau:P„=Pg

Tính số mol khí ban đầu :

13254 o o6

gam 760 =0,4 ( mol) RT 0,082.300,3

Số mol oxi ban dau = 0,4 0,21 = 0,084 ( mol )

Số mol nitơ ban đầu = 0,4 0,79 =0,316 (mol ) Nso, _ X " 13,16 ny, 0,316 83,16 =x =0,05 mol SO, No, mm 3,68 ny 0,316 83,16 = y=0,014 mol O, (d) Tổng số mol khi trong A : n 4= 0,316 + 0,014 + 0,05 = 0,38 ( mol ) + P.=P, _ 9,38.0, 082 (273+136,5) =1,28 (atm) 9,96

4 Tính khối lương hỗn hop sunfua

Số mol oxi tham gia phản ứng = 0,084 - 0,014 = 0,07 ( mol )

Gọi a và b lần lượt là số mol cla ZnS va FeS; , theo phương trinh (1)

và (2), ta có :

Trang 37

a+ 2b = 0,05 ( theo SO;) va 1,5a + 2,75b = 0,07 ( theo O, phan ting ) —a=0,01 vab=0,02 Khối lượng hỗn hợp : m = 0,01 97 + 0,02 120 = 3,37( gam) Bài 3

Hai bình kín A và B đều có dung tích là 5,6 lít được nối với nhau

bằng một ống có khóa K có dung tích không đáng kể

lúc đầu khóa K đóng

Binh A chứa H; ; CO ; HCI ( khô ) Bình B chứa H; ; CO ; NH;ạ

số mol H; trong A bang s6 mol CO trong B số mol CO trong A bằng số mol H; trong B

khối lượng khí trong B lớn hơn trong A là 1,125 gam

nhiệt độ ở 2 bình đều bing 27,3°C ; P, =1,32 atm ; Pg =2,2 atm

mở khóa K cho khí ở hai bình khuyếch tán vào nhau

Sau một thời gian thành phần khí trong 2 bình là như nhau

Đưa nhiệt độ trong hai bình tới 54,6°C , áp suất trong hai bình đều

bằng 1,68 atm

> Tính % về thể tích các khí trong A và B ở thời điểm đầu

> Tính % về khối lượng các khí trong bình ở thời điểm cuối , biết

ở nhiệt độ đã cho chất rắn tạo thành không bị phân hủy và chiếm thể tích không đáng kể

Bài giải

Đặt x là s6 mol H; trong A=> nco trong B =x

Đặt y là số mol CO trong A = số mol H; trong B = y

Số mol NH; bằng a , và số mol HCI bằng b

Khối lượng các khí trong A : m ạ = 2x + 28y + 36,5b ( gam ) Khối lượng các khí trong B : m g = 2y + 28x + l7a ( gam )

Trang 38

GVHD: THẦY TRẤN VĂN KHOA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP mp-m,=1,125 = 26y + 26x + 17a - 36,5b= 1,125 (1) Tổng số mol khí trong bình A : _P„.V_ 132.56 n, = R.T 0,082.300,3 = 0,3 (mol) =>x+y¥+b=0,3(I1) Tổng số mol khí trong bình B : _Pụ.V_ 2,256 n= = = 0,5 (mol) R.T 0082.3003 =>x+y+a=0,5 (Ill) Từ (H ) và ( HI) =a-b=0,2 => 1,125 = 26(x — y )+ 17a — 36,5b <> 0,75b + y — x = 0,0875 (IV)

Khi mở khóa K : thành phần khí trong hai bình đều như nhau :

Trang 40

2 Tinh % khối lượng trọng mỗi bình =+ Khối lượng của mỗi bình : m = 0,25 + 3,5 + 1,7 = 5,45 (g) % khối lượng : % M wu = 7-100 = 31,19 (%) ? %m, => 100= 4,58 (%) : 5,45 + 3.5 %mM ,.= ——.100 0 1 cọ 5.45 = 64,23 (% (%) Bai 4

Trong mét binh kin dung tich khéng d6i bing 2,24 lit (6 diéu

kiện tiêu chuẩn ) chứa một ít bột Ni có thể tích không đáng kể và các khí H ;, C;H;, C;H; (hỗn hợp X ), có tỉ khối so với CH, bằng 0,95 Biết tỉ lệ thể tích các khí C;H; : C;H¿ = I:1 Nung bình một thời gian , sau đó làm lạnh về 0°C , được hỗn hợp khí Y , áp suất trong bình là P;, Tỉ khối hơi của Y so với CH; bằng 1,05