Bài toán tạo khí than ướt, khí than khô là dạng bài khá phổ biến và xuất hiện vài lần trong kì thi THPTQG. Để làm được dạng bài này, trước hết hãy nắm chắc phản ứng hoá học và tính chất cơ bản. Sau đó, nắm được phương pháp giải các dạng bài và làm nhiều bài tập. Để chinh phục được dạng này ở mức VDC, yêu cầu học sinh cần luyện nhiều bài tập và chắc các kiến thức.
Sau đây, là chuyên đề bài tập vận dung cao C + H2O (nhiệt độ cao) tạo khí than ướt.
(Tổng hợp)
VẬN DỤNG CAO: C + H2O ( NHIỆT ĐỘ CAO ) TẠO KHÍ THAN ƯỚT, KHÍ THAN KHÔ
Câu 1. Dẫn hơi nước qua than nóng đỏ thì thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm CO2, CO, H2; tỉ khối hơi của X so với H2 là 7,8. Cho toàn bộ V lít hợp khí X ở trên khử vừa đủ 24 gam hỗn hợp CuO, Fe2O3 nung nóng, thu được rắn Y chỉ có 2 kim loại. Cho toàn bộ Y vào dung dịch HCl dư thấy có 4,48 lít H2 bay ra (đktc). Giá trị của V là
A. 10,08. B. 11,20. C. 13,44. D. 8,96.
Lời giải:
nCuO = u và nFe2O3 = v
→ 80u + 160v = 24nH2 = nFe = 2v = 0,2
→ u = v = 0,1
→ nO = u + 3v = 0,4C + H2O
→ (to) CO + H2C + 2H2O
→ ( to) CO2 + 2H2X gồm CO2
(a), CO (b), H2
(c)mX = 44a + 28b + 2c = 15,6.( a + b + c )
nO = nCO + nH2 → b + c = 0,4
Bảo toàn e: 4a + 2b = 2c
→ a = b = 0,1 và c = 0,3
→ V = 11,2 lít
Câu 2. Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm CO, CO2, H2 có tỉ khối so với heli là 3,875. Dẫn toàn bộ X đi qua bột CuO (dư) nung nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn giảm 8 gam. Giá trị của V:
A. 13,44 B. 11,20 C. 16,80 D. 15,68
Lời giải:
C + H2O → (to) CO + H2
C + 2H2O → ( to) CO2 + 2H2
Đặt a, b, c là số mol CO, CO2, H2
Bảo toàn e: 2a + 4b = 2cm
X = 28a + 44b + 2c = 3,875.4.( a + b + c )
nO = nCO + nH2 = a + c = 8/16→ a = 0,15; b = 0,1; c = 0,35
→ V = 13,44
Câu 3. Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, thu được 15,68 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CO, CO2 và H2. Cho toàn bộ X tác dụng hết với CuO (dư) nung nóng, thu được hỗn hợp chất rắn Y. Hòa tan toàn bộ Y bằng dung dịch HNO3 (loãng, dư) được 8,96 lít NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Phần trăm thể tích khí CO trong X là:
A. 18,42% B. 28,57% C. 14,28% D. 57,15%
Lời giải:
C + H2O → CO + H2
x…………… .x…… x
C + 2H2O → CO2 + 2H2
y……………… y……. 2y
Gọi nCO = x, nCO2 = y → nH2 = x + 2y→ nX = 2x + 3y = 0,7 (1)
Bảo toàn e: 2nCO + 2nH2 = 3nNO→ 2x + 2(x + 2y) = 0,4.3 (2)
(1) (2) → x = 0,2 và y = 0,1→ %VCO = 0,2/0,7 = 28,57%
Câu 4. Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được hỗn hợp khí X gồm CO, H2 và CO2. Cho 1 mol X qua CuO dư, nung nóng thì khối lượng chất rắn giảm 14,4 gam và thu được hỗn hợp Y. Cho Y vào nước vôi trong dư, thu được m gam kết tủa. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là
A. 40. B. 35. C. 50. D. 45.
Lời giải:
C + H2O → (to) CO + H2
C + 2H2O → ( to) CO2 + 2H2
Chất rắn giảm là do O bị lấy đi → nO = 0,9
Bảo toàn e: 4nCpư = 2nO → nC pư = nCO2(Y) = 0,45CO2 + Ca(OH)2dư → CaCO3 + H2O → nCaCO3 = nCO2→ mCaCO3 = 45gam
Câu 5. Cho hơi nước đi qua than nung đỏ thu được 2,24 lit hỗn hợp khí A (đktc) gồm CO, CO2 và H2. Cho hỗn hợp A khử 40,14 gam PbO dư nung nóng (hiệu suất 100%) thu được hỗn hợp khí B và hỗn hợp rắn C. Hòa tan hoàn toàn C trong HNO3 2M thu được 1,344 lít khí NO (đktc) và dung dịch D. Khí B được hấp thụ hết bởi dung dịch nước vôi, thu được 1,4 gam kết tủa E. Lọc tách kết tủa, đun nóng nước lọc lại tạo ra m gam kết tủa E. Cho dung dịch D tác dụng với lượng dư K2SO4 và Na2SO4 tạo ra kết tủa G màu trắng. Giá trị của m là
A. 1,00. B. 3,00. C. 1,55. D. 4,50.
Lời giải:
Xét tất cả các quá trình cuối cùng chỉ có C và N thay đổi số oxh
Bảo toàn e : 4nC pư = 3nNO ( nC pư = nCO2(B) )
→ nCO2(B) =0,045CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (1)
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (2) nCaCO3(1) = 0,014, bảo toàn C
→ nCO2(B) = nCaCO3 + 2nCa(HCO3)2
→ nCa(HCO3)2 = 0,0155
Khi đun nước lọc:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O (3) → nCaCO3 (3) = 0,0155→ mCaCO3 = 1,55
Câu 6. Đốt cháy hoàn toàn 11,5 gam một mẫu than chứa 4% tạp chất trơ không cháy thu được hỗn hợp khí T gồm CO và CO2. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 83,1 gam hỗn hợp gồm K2O, K, Ba, Ba2O vào nước (dư), thu được 200ml dung dịch X và 8,512 lít H2 (đktc). Dẫn toàn bộ hỗn hợp T qua ống sứ đựng Fe2O3 và CuO (dư), nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thoát ra khỏi ống sứ được hấp thụ vào dung dịch X, thu được 78,8 gam kết tủa. Nồng độ mol của KOH có trong dung dịch X là ?
A. 1,0M B. 2,0M C. 2,5M D. 2,3M.
Lời giải:
nH2 = 0,38 mol
Quy đổi 83,1 gam hỗn hợp thành Ba(a), K (b) và O ( c )→ 137a + 39b + 16c = 83,1 (1)
Bảo toàn e: 2a + b = 2c + 0,38.2 (2)nCO2 = nC = 11,5.96%/12 = 0,92, nBaCO3 = 0,4
Nếu Ba2+ còn dư → Dung dịch sau pư chứa Ba2+ ( a – 0,4), K+ (b), HCO3- ( 0,92 – 0,4 = 0,52 )
Bảo toàn điện tích: 2.( a – 0,4) + b = 0,52 (3)(1) (2) (3) → a = 0,46; b = 0,4; c = 0,28CM (KOH) = b/0,2 = 2M
Nếu Ba2+ hết, hs tự làm tiếp
Câu 6. Dẫn 0,6 mol hỗn hợp gồm hơi nước và khí CO2 qua than nung đỏ, thu được 0,9 mol hỗn hợp X gồm CO, H2 và CO2. Cho X hấp thụ hết vào 200 ml dung dịch NaOH 2M, thu được dung dịch Y. Cho từ từ dung dịch Y vào 150 ml dung dịch HCl 1M, thu được V lít khí CO2 (đktc). Giá trị của V là
A. 2,24. B. 2,52. C. 4,48. D. 2,80.
Lời giải:
0,6 mol Y ( H2O + CO2) + C → 0,9 mol X ( CO, CO2, H2)
nC pư = nX - nY = 0,9 – 0,6 = 0,3 ( theo bảo toàn C và H )
Bảo toàn e: 4nC pư = 2nCO + 2nH2 ( giải thích: Đốt cháy hoàn toàn X và Y bằng O2 dư thì ở X quá trình cho e chỉ có C, còn ở Y chỉ có CO và H2, tổng số mol e cho ở X bằng tổng số mol e cho ở Y )
→ nCO + nH2 = 0,6
→ nCO2(X) = nX – ( nCO + nH2) = 0,3
nNaOH = 0,4
→ Y chứa Na2CO3 ( 0,1) và NaHCO3 ( 0,2 )
có nNa2O3pư/ nNaHCO3 pư = nNa2CO3 bđ /nNaHCO3 bđ = 1/2
gọi nNa2CO3 pư = x → nNaHCO3 pư = 2x
2H+ + CO32- → CO2 + H2O
2x x.................x
H+ + HCO3- → CO2 + H2O
2x 2x 2x
→ nHCl = 2x + 2x = 0,15 → x = 0,0375→ nCO2
thoát ra = x + 2x = 0,1125
→ V = 2,52 lít
Câu 7. Dẫn lượng dư hỗn hợp X (gồm hơi nước và khí CO) qua m (gam) cacbon nung đỏ thu được hỗn hợp Y gồm CO, H2, CO2 và hơi nước. Cho Y đi qua bình đựng CuO, Fe2O3 dư nung nóng thu được chất rắn Z và khí T. Z tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu được 8,064 lít NO là sản phẩm khử duy nhất. Hấp thụ hoàn toàn T vào dung dịch mol Ba(OH)2 dư thấy xuất hiện 59,1 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các khí đo ở đktc. Giá trị của m là
A. 2,88. B. 3,24. C. 0,72. D. 3,60.
Lời giải: nNO = 0,36
Xét cả quá trình thì chỉ có C, CO ban đầu và NO có sự thay đổi số oxh
Đặt a, b là số mol CO và C ban đầu:
Bảo toàn e: 2a + 4b = 3nNO = 3.0,36 (1)
Khí T là CO2 Ba(OH)2 dư → nCO2 = nCO + nC = a + b = nBaCO3 =0,3 ( theo bảo toàn C ) (2)
Giải hệ (1) , (2) → a = 0,06; b = 0,24
→ mC = 12b = 2,88
Thầy: Đặng Xuân Thao
Sau đây, là chuyên đề bài tập vận dung cao C + H2O (nhiệt độ cao) tạo khí than ướt.
(Tổng hợp)
VẬN DỤNG CAO: C + H2O ( NHIỆT ĐỘ CAO ) TẠO KHÍ THAN ƯỚT, KHÍ THAN KHÔ
Câu 1. Dẫn hơi nước qua than nóng đỏ thì thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm CO2, CO, H2; tỉ khối hơi của X so với H2 là 7,8. Cho toàn bộ V lít hợp khí X ở trên khử vừa đủ 24 gam hỗn hợp CuO, Fe2O3 nung nóng, thu được rắn Y chỉ có 2 kim loại. Cho toàn bộ Y vào dung dịch HCl dư thấy có 4,48 lít H2 bay ra (đktc). Giá trị của V là
A. 10,08. B. 11,20. C. 13,44. D. 8,96.
Lời giải:
nCuO = u và nFe2O3 = v
→ 80u + 160v = 24nH2 = nFe = 2v = 0,2
→ u = v = 0,1
→ nO = u + 3v = 0,4C + H2O
→ (to) CO + H2C + 2H2O
→ ( to) CO2 + 2H2X gồm CO2
(a), CO (b), H2
(c)mX = 44a + 28b + 2c = 15,6.( a + b + c )
nO = nCO + nH2 → b + c = 0,4
Bảo toàn e: 4a + 2b = 2c
→ a = b = 0,1 và c = 0,3
→ V = 11,2 lít
Câu 2. Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, thu được V lít (đktc) hỗn hợp khí X gồm CO, CO2, H2 có tỉ khối so với heli là 3,875. Dẫn toàn bộ X đi qua bột CuO (dư) nung nóng, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn giảm 8 gam. Giá trị của V:
A. 13,44 B. 11,20 C. 16,80 D. 15,68
Lời giải:
C + H2O → (to) CO + H2
C + 2H2O → ( to) CO2 + 2H2
Đặt a, b, c là số mol CO, CO2, H2
Bảo toàn e: 2a + 4b = 2cm
X = 28a + 44b + 2c = 3,875.4.( a + b + c )
nO = nCO + nH2 = a + c = 8/16→ a = 0,15; b = 0,1; c = 0,35
→ V = 13,44
Câu 3. Cho hơi nước đi qua than nóng đỏ, thu được 15,68 lít hỗn hợp khí X (đktc) gồm CO, CO2 và H2. Cho toàn bộ X tác dụng hết với CuO (dư) nung nóng, thu được hỗn hợp chất rắn Y. Hòa tan toàn bộ Y bằng dung dịch HNO3 (loãng, dư) được 8,96 lít NO (sản phẩm khử duy nhất, ở đktc). Phần trăm thể tích khí CO trong X là:
A. 18,42% B. 28,57% C. 14,28% D. 57,15%
Lời giải:
C + H2O → CO + H2
x…………… .x…… x
C + 2H2O → CO2 + 2H2
y……………… y……. 2y
Gọi nCO = x, nCO2 = y → nH2 = x + 2y→ nX = 2x + 3y = 0,7 (1)
Bảo toàn e: 2nCO + 2nH2 = 3nNO→ 2x + 2(x + 2y) = 0,4.3 (2)
(1) (2) → x = 0,2 và y = 0,1→ %VCO = 0,2/0,7 = 28,57%
Câu 4. Cho hơi nước qua than nóng đỏ thu được hỗn hợp khí X gồm CO, H2 và CO2. Cho 1 mol X qua CuO dư, nung nóng thì khối lượng chất rắn giảm 14,4 gam và thu được hỗn hợp Y. Cho Y vào nước vôi trong dư, thu được m gam kết tủa. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là
A. 40. B. 35. C. 50. D. 45.
Lời giải:
C + H2O → (to) CO + H2
C + 2H2O → ( to) CO2 + 2H2
Chất rắn giảm là do O bị lấy đi → nO = 0,9
Bảo toàn e: 4nCpư = 2nO → nC pư = nCO2(Y) = 0,45CO2 + Ca(OH)2dư → CaCO3 + H2O → nCaCO3 = nCO2→ mCaCO3 = 45gam
Câu 5. Cho hơi nước đi qua than nung đỏ thu được 2,24 lit hỗn hợp khí A (đktc) gồm CO, CO2 và H2. Cho hỗn hợp A khử 40,14 gam PbO dư nung nóng (hiệu suất 100%) thu được hỗn hợp khí B và hỗn hợp rắn C. Hòa tan hoàn toàn C trong HNO3 2M thu được 1,344 lít khí NO (đktc) và dung dịch D. Khí B được hấp thụ hết bởi dung dịch nước vôi, thu được 1,4 gam kết tủa E. Lọc tách kết tủa, đun nóng nước lọc lại tạo ra m gam kết tủa E. Cho dung dịch D tác dụng với lượng dư K2SO4 và Na2SO4 tạo ra kết tủa G màu trắng. Giá trị của m là
A. 1,00. B. 3,00. C. 1,55. D. 4,50.
Lời giải:
Xét tất cả các quá trình cuối cùng chỉ có C và N thay đổi số oxh
Bảo toàn e : 4nC pư = 3nNO ( nC pư = nCO2(B) )
→ nCO2(B) =0,045CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (1)
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2 (2) nCaCO3(1) = 0,014, bảo toàn C
→ nCO2(B) = nCaCO3 + 2nCa(HCO3)2
→ nCa(HCO3)2 = 0,0155
Khi đun nước lọc:
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O (3) → nCaCO3 (3) = 0,0155→ mCaCO3 = 1,55
Câu 6. Đốt cháy hoàn toàn 11,5 gam một mẫu than chứa 4% tạp chất trơ không cháy thu được hỗn hợp khí T gồm CO và CO2. Mặt khác hòa tan hoàn toàn 83,1 gam hỗn hợp gồm K2O, K, Ba, Ba2O vào nước (dư), thu được 200ml dung dịch X và 8,512 lít H2 (đktc). Dẫn toàn bộ hỗn hợp T qua ống sứ đựng Fe2O3 và CuO (dư), nung nóng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khí thoát ra khỏi ống sứ được hấp thụ vào dung dịch X, thu được 78,8 gam kết tủa. Nồng độ mol của KOH có trong dung dịch X là ?
A. 1,0M B. 2,0M C. 2,5M D. 2,3M.
Lời giải:
nH2 = 0,38 mol
Quy đổi 83,1 gam hỗn hợp thành Ba(a), K (b) và O ( c )→ 137a + 39b + 16c = 83,1 (1)
Bảo toàn e: 2a + b = 2c + 0,38.2 (2)nCO2 = nC = 11,5.96%/12 = 0,92, nBaCO3 = 0,4
Nếu Ba2+ còn dư → Dung dịch sau pư chứa Ba2+ ( a – 0,4), K+ (b), HCO3- ( 0,92 – 0,4 = 0,52 )
Bảo toàn điện tích: 2.( a – 0,4) + b = 0,52 (3)(1) (2) (3) → a = 0,46; b = 0,4; c = 0,28CM (KOH) = b/0,2 = 2M
Nếu Ba2+ hết, hs tự làm tiếp
Câu 6. Dẫn 0,6 mol hỗn hợp gồm hơi nước và khí CO2 qua than nung đỏ, thu được 0,9 mol hỗn hợp X gồm CO, H2 và CO2. Cho X hấp thụ hết vào 200 ml dung dịch NaOH 2M, thu được dung dịch Y. Cho từ từ dung dịch Y vào 150 ml dung dịch HCl 1M, thu được V lít khí CO2 (đktc). Giá trị của V là
A. 2,24. B. 2,52. C. 4,48. D. 2,80.
Lời giải:
0,6 mol Y ( H2O + CO2) + C → 0,9 mol X ( CO, CO2, H2)
nC pư = nX - nY = 0,9 – 0,6 = 0,3 ( theo bảo toàn C và H )
Bảo toàn e: 4nC pư = 2nCO + 2nH2 ( giải thích: Đốt cháy hoàn toàn X và Y bằng O2 dư thì ở X quá trình cho e chỉ có C, còn ở Y chỉ có CO và H2, tổng số mol e cho ở X bằng tổng số mol e cho ở Y )
→ nCO + nH2 = 0,6
→ nCO2(X) = nX – ( nCO + nH2) = 0,3
nNaOH = 0,4
→ Y chứa Na2CO3 ( 0,1) và NaHCO3 ( 0,2 )
có nNa2O3pư/ nNaHCO3 pư = nNa2CO3 bđ /nNaHCO3 bđ = 1/2
gọi nNa2CO3 pư = x → nNaHCO3 pư = 2x
2H+ + CO32- → CO2 + H2O
2x x.................x
H+ + HCO3- → CO2 + H2O
2x 2x 2x
→ nHCl = 2x + 2x = 0,15 → x = 0,0375→ nCO2
thoát ra = x + 2x = 0,1125
→ V = 2,52 lít
Câu 7. Dẫn lượng dư hỗn hợp X (gồm hơi nước và khí CO) qua m (gam) cacbon nung đỏ thu được hỗn hợp Y gồm CO, H2, CO2 và hơi nước. Cho Y đi qua bình đựng CuO, Fe2O3 dư nung nóng thu được chất rắn Z và khí T. Z tác dụng với dung dịch HNO3 dư thu được 8,064 lít NO là sản phẩm khử duy nhất. Hấp thụ hoàn toàn T vào dung dịch mol Ba(OH)2 dư thấy xuất hiện 59,1 gam kết tủa. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các khí đo ở đktc. Giá trị của m là
A. 2,88. B. 3,24. C. 0,72. D. 3,60.
Lời giải: nNO = 0,36
Xét cả quá trình thì chỉ có C, CO ban đầu và NO có sự thay đổi số oxh
Đặt a, b là số mol CO và C ban đầu:
Bảo toàn e: 2a + 4b = 3nNO = 3.0,36 (1)
Khí T là CO2 Ba(OH)2 dư → nCO2 = nCO + nC = a + b = nBaCO3 =0,3 ( theo bảo toàn C ) (2)
Giải hệ (1) , (2) → a = 0,06; b = 0,24
→ mC = 12b = 2,88
Thầy: Đặng Xuân Thao
