Loại bài tập này cũng có cách giải tương tự như các dạng bài tập đã nêu ở trên, mặt khác nó lại có phương pháp riêng của chất khí. Vì vậy khi giải bài tập này, giáo viên có thể hướng dẫn cho học sinh nhiều phương pháp giải linh hoạt và sáng tạo hơn để có kết quả nhanh gọn. Giúp học sinh vừa củng cố được những kiến thức về chất khí vừa tích lũy thêm phương pháp giải bài tập hỗn hợp.
Ví dụ 1. Đốt cháy hoàn toàn 20 gam hỗn hợp khí CH4 và H2 cần phải
dùng 0,336 m3 không khí ở điều kiện tiêu chuẩn. Tính % về khối lượng của mỗi khí trong hỗn hợp đầu, biết VO2 = 1/5 VK2.
-> VO2 = 3365 = 67,2 (lít) nO2 = 6722..42 = 3 (mol)
Đặt số mol khí oxi phản ứng với H2 là a mol thì số mol khí oxi phản ứng với CH4 là (3 - a) mol
2H2 + O2 →to 2H2O 2a mol a mol
CH4 + 2O2 →to CO2 + 2H2O 2 3−a mol ( 3 - a) mol Theo bài ra ta có: 2. 2a + 16. 2 3−a = 20 -> a = 1 -> nH2 = 2 mol %H2 = 20 2 2x x 100% = 20% % CH4 = 80%
Ví dụ 2. Đốt cháy hoàn toàn 100 ml hỗn hợp khí H2 và CH4 cần phải
dùng 125 ml khí oxi. Tính % về thể tích của các khí có trong hỗn hợp đầu, biết các khí đo ở cùng một điều kiện về t0 và p.
Cách làm
Trước hết ta thấy đối với học sinh khi gặp dạng bài tập như thế này thì rất nhiều em sẽ thực hiện các phép tính đổi từ thể tích ra số mol giống như các bài tập đã giải ở trên. Nhưng thực tế bài tập này không đủ điều kiện đổi ra đơn vị mol (hoặc nếu có đủ điều kiện thì cũng rất phức tạp, dễ sai sót hoặc dẫn đến kết quả là số gần đúng). Vậy nên giáo viên cần phải cho học sinh áp dụng kiến thức riêng của chất khí : " Đối với chất khí thì tỉ lệ về thể tích cũng chính là tỉ lệ số mol nếu ở cùng một điều kiện về nhiệt độ và áp suất".
Thay vì chúng ta đặt ẩn số là số mol thì chúng ta có thể đặt ẩn số là thể tích → bài toán trở lên rất đơn giản.
2H2 + O2 →to 2H2 O a lít 0,5 a lít
CH4 + 2O2 →to CO2 + 2H2O (100 - a) lít 2 (100 - a) lít
Theo bài ra ta có: 0,5 a + 2 (100 - a) = 125 -> a = 50 (lít)
% VH2 = 50 % ; %VCH4 = 50%
Ví dụ 3. Một hỗn hợp gồm khí N2 và O2 có tỷ khối đối với H2 là 15,6. Tính %
về thể tích và % về khối lượng của mỗi khí trong hỗn hợp.
Cách làm
Trước khi ra những bài tập này thì học sinh phải được làm những bài tập xác định khối lượng mol trung bình của hỗn hợp khí khi biết thành phần % về thể tích của các khí trong hỗn hợp (ví dụ như xác định khối lượng mol trung bình của không khí khi coi thành phần của không khí có khoảng 80% N2 và 20%O2 về thể tích : Mkk = 0,8.28 + 0,2. 32 ≈29(g/mol). Từ ví dụ này ta thấy, nếu biết thành phần
% về thể tích các khí ta sẽ xác định được khối lượng mol của hỗn hợp khí. Còn ở bài tập này thì ta biết khối lượng mol của hỗn hợp khí, yêu cầu tìm % về thể tích của các chất khí. Sau khi phân tích điều đó giáo viên hướng dẫn cho học sinh tìm khối lượng mol của hỗn hợp khí và tìm phương pháp đặt ẩn để giải bài tập này. Mhh = 15,6 . MH2 = 15,6 . 2 = 31,2 (g/mol)
Có nghĩa là 1 mol hỗn hợp khí này có khối lượng 31,2 gam
Đặt x (mol) là số mol của khí N2 có trong 1 mol hỗn hợp, thì số mol của khí O2 là 1 - x (mol) (0 < x < 1) -> mN2 = 28. x (g) mO2 = 32 . (1 - x) (g) Theo bài ra ta có: 28x + 32 (1 - x) = 31,2 -> x = 0,2 %VN2 = 1 % 100 . 2 , 0 = 20% -> %VO2 = 80% %mN2 = 0,2.2831.,1002 % ≈17,9% -> %mO2 = 82,1%
(Chú ý: còn có một số cách giải khác).
