by Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, thu được hỗn hợp khí X gồm CO, CO$_{2}$ và H$_{2}$. Cho toàn bộ X qua bình đựng dung dịch nước vôi dư thu được 10 gam kết tủa. Khí không bị hấp thụ thoát ra được dẫn qua ống đựng CuO (dư) nung nóng thu được hỗn hợp chất rắn Y. Hòa tan toàn bộ Y bằng dung dịch HNO$_{3}$ (loãng, dư) thu được 8,96 lít khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Phần trăm thể tích khí CO trong X là
A. 57,25%.
B. 28,57%.
C. 18,47%.
D. 14,29%.
Hướng dẫn
Chọn phương án: B
Phương pháp giải:
Cách 1: Tính theo PTHH
Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ:
C. + H$_{2}$O → CO + H$_{2}$
C. + 2H$_{2}$O → CO$_{2}$ + 2H$_{2}$
Hỗn hợp X chứa: CO; CO$_{2}$ và H$_{2}$
CO$_{2}$ + Ca(OH)$_{2}$ dư → CaCO$_{3}$ ↓ + H$_{2}$O
CO + CuO dư → Cu + CO$_{2}$ (đun nóng)
H$_{2}$ + CuO dư → Cu + H$_{2}$O (đun nóng)
3Cu + 8HNO$_{3}$ → 3Cu(NO$_{3}$)$_{2}$ + 2NO + 4H$_{2}$O
Cách 2: Sử dụng bảo toàn electron
n$_{CO2}$ = n$_{CaCO3}$
Hỗn hợp X chứa: CO (x mol); H$_{2}$ (y mol) và CO$_{2}$ (0,1 mol)
– Bảo toàn e cho phản ứng của C với H$_{2}$O → 2n$_{H2}$ = 2n$_{CO}$ + 4n$_{CO2}$ → (1)
– Trong pư khử CuO bằng CO, H$_{2}$: n$_{Cu}$ = n$_{CO}$ + n$_{H2}$ = x + y (mol)
– Bảo toàn e cho pư của Cu với HNO$_{3}$ → 2n$_{Cu}$ = 3n$_{NO}$ → (2)
Lời giải chi tiết:
Cách 1: Tính theo PTHH
Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ:
C. + H$_{2}$O → CO + H$_{2}$
a → a
C. + 2H$_{2}$O → CO$_{2}$ + 2H$_{2}$
b → 2b
Hỗn hợp X chứa: CO (a mol); CO$_{2}$ (b mol) và H$_{2}$ (a + 2b mol)
CO$_{2}$ + Ca(OH)$_{2}$ dư → CaCO$_{3}$ ↓ + H$_{2}$O
b → b = 0,1 mol
CO + CuO dư → Cu + CO$_{2}$ (đun nóng)
a → a
H$_{2}$ + CuO dư → Cu + H$_{2}$O (đun nóng)
(a+2b) → (a+2b)
3Cu + 8HNO$_{3}$ → 3Cu(NO$_{3}$)$_{2}$ + 2NO + 4H$_{2}$O
(2a+2b) → 2/3.(2a+2b)
Vậy ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}b = 0,1\\{n_{NO}} = \frac{2}{3}\left( {2{\rm{a}} + 2b} \right) = 0,4\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,2\\b = 0,1\end{array} \right.\)
Hỗn hợp X chứa: CO (0,2 mol); CO$_{2}$ (0,1 mol) và H$_{2}$ (0,4 mol)
⟹ %V$_{CO}$ = 28,57%
Cách 2: Sử dụng bảo toàn electron
n$_{CO2}$ = n$_{CaCO3}$ = 0,1 mol
Hỗn hợp X chứa: CO (x mol); H$_{2}$ (y mol) và CO$_{2}$ (0,1 mol)
– Bảo toàn e cho phản ứng của C với H$_{2}$O → 2n$_{H2}$ = 2n$_{CO}$ + 4n$_{CO2}$ → 2y = 2x + 0,4 (1)
– Trong pư khử CuO bằng CO, H$_{2}$: n$_{Cu}$ = n$_{CO}$ + n$_{H2}$ = x + y (mol)
– Bảo toàn e cho pư của Cu với HNO$_{3}$ → 2n$_{Cu}$ = 3n$_{NO}$ → 2(x + y) = 3.0,4 (2)
Giải hệ trên được x = 0,2 và y = 0,4
Hỗn hợp X chứa: CO (0,2 mol); H$_{2}$ (0,4 mol); CO$_{2}$ (0,1 mol)
⟹ %V$_{CO}$ = 28,57%
Đáp án B
