Nung m gam hỗn hợp A gồm KMnO4 và KClO3 thu được chất rắn B và khí oxi, lúc đó KClO3 bị phân hủy hoàn toàn còn KMnO4 bị phân hủy không hoàn toàn. Trong B có 0,894 gam KCl chiếm 8,132 % khối lượng. Trộn lượng oxi ở trên với không khí theo tỷ lệ thể tích 1: 3 trong một bình kín thu được hỗn hợp khí X. Cho vào bình 0,528 gam cacbon rồi đốt cháy hết cacbon thu được hỗn hợp khí Y gồm 3 khí trong đó CO2 chiếm 22,92% thể tích. Tính m. (Coi không khí gồm 20% thể tích là oxi còn lại là nitơ).

Đáp án:

 11,64 g hoặc 12,6 g

Giải thích các bước giải:

$\begin{gathered}
  {n_{KCl}} = \dfrac{{0,894}}{{74,5}} = 0,012mol \Rightarrow {n_{KCl{O_3}}} = {n_{KCl}} = 0,012mol \hfill \\
  {m_B} = \dfrac{{{m_{KCl}}}}{{8,132\% }} = \dfrac{{0,894}}{{8,132\% }} \approx 11\left( g \right) \hfill \\ 
\end{gathered} $

- TH1: Hỗn hợp khí Y gồm 3 khí là $C{O_2}$, ${N_2}$ và ${O_2}$ dư

$\begin{gathered}
  {n_C} = \dfrac{{0,528}}{{12}} = 0,044mol \Rightarrow {n_{C{O_2}}} = {n_C} = 0,044mol \hfill \\
   \Rightarrow {n_Y} = \dfrac{{{n_{C{O_2}}}}}{{22,92\% }} = \dfrac{{0,044}}{{22,92\% }} = 0,2mol \hfill \\ 
\end{gathered} $

Gọi ${n_{{O_2}}} = x \Rightarrow {n_{{O_2}(kk)}} = 3x.0,2 = 0,6x \Rightarrow {n_{{N_2}}} = 2,4x$

$ \Rightarrow X:{n_{{O_2}}} = 1,6x;{n_{{N_2}}} = 2,4x$

$C + {O_2}\xrightarrow{{}}C{O_2}$

0,044 → 0,044       0,044

$\begin{gathered}
   \Rightarrow {n_{{O_2}du}} = 1,6x - 0,044 \hfill \\
   \Rightarrow {n_Y} = {n_{C{O_2}}} + {n_{{N_2}}} + {n_{{O_2}du}} = 0,044 + 2,4x + \left( {1,6x - 0,044} \right) = 0,2 \hfill \\
   \Rightarrow x = 0,05 \hfill \\ 
\end{gathered} $

Bảo toàn khối lượng: ${m_A} = {m_B} + {m_{{O_2}}} = 11 + 0,05.32 = 12,6\left( g \right)$

- TH2: Hỗn hợp Y gồm 3 khí: $C{O_2}$, ${N_2}$ và $CO$

Gọi ${n_{{O_2}}} = x \Rightarrow {n_{{O_2}(kk)}} = 3x.0,2 = 0,6x \Rightarrow {n_{{N_2}}} = 2,4x$

$ \Rightarrow X:{n_{{O_2}}} = 1,6x;{n_{{N_2}}} = 2,4x$

Bảo toàn C: ${n_C} = {n_{CO}} + {n_{C{O_2}}} \Rightarrow {n_{CO}} = 0,044 - {n_{C{O_2}}}$ (1) 

Bảo toàn O: $2{n_{{O_2}}} = {n_{CO}} + 2{n_{C{O_2}}} \Rightarrow {n_{CO}} = 3,2x - 2{n_{C{O_2}}}$ (2) 

Từ (1) và (2) ⇒ $0,044 - {n_{C{O_2}}} = 3,2x - 2{n_{C{O_2}}} \Rightarrow {n_{C{O_2}}} = 3,2x - 0,044$

$\begin{gathered}
   \Rightarrow {n_{CO}} = 0,088 - 3,2x \hfill \\
   \Rightarrow {n_Y} = {n_{CO}} + {n_{C{O_2}}} + {n_{{N_2}}} = 0,088 - 3,2x + 3,2x - 0,044 + 2,4x \hfill \\
   = 2,4x + 0,044 \hfill \\ 
\end{gathered} $

$\begin{gathered}
   \Rightarrow \dfrac{{3,2x - 0,044}}{{2,4x + 0,044}} = 0,2292 \hfill \\
   \Rightarrow x = 0,02 \Rightarrow {m_{{O_2}}} = 0,64\left( g \right) \hfill \\ 
\end{gathered} $

Bảo toàn khối lượng: ${m_A} = {m_B} + {m_{{O_2}}} = 11 + 0,64 = 11,64\left( g \right)$