Phân biệt cháy hoàn toàn với thiếu oxygen
Alkane cháy hoàn toàn trong oxygen tạo **CO₂ và H₂O**, đồng thời tỏa nhiều nhiệt. Ví dụ, khi đốt nóng:
$$CH_4+2O_2\to CO_2+2H_2O.$$
$$2C_4H_{10}+13O_2\to8CO_2+10H_2O.$$
Cân bằng theo thứ tự C, H rồi O. Với 2C₄H₁₀, cần 8CO₂ và 10H₂O; có 26 nguyên tử O ở sản phẩm nên cần 13O₂.
Trong thí nghiệm do giáo viên tổ chức, giọt nước đọng trên thành bình khô sau khi làm nguội là dấu hiệu có nước. Khí sản phẩm làm nước vôi trong vẩn đục là dấu hiệu có CO₂, do tạo CaCO₃. Không dùng một dấu hiệu riêng lẻ để kết luận toàn bộ thành phần khí.
Khi oxygen không đủ, có thể tạo thêm **CO và muội than**. Không coi mọi quá trình đốt alkane đều chỉ tạo CO₂, H₂O; không đốt nhiên liệu trong phòng kín. Thí nghiệm với khí cháy chỉ thực hiện theo hướng dẫn và bố trí an toàn của giáo viên.
Đốt cháy hoàn toàn 2,9 g butane
Cho M(C₄H₁₀) = 58 g/mol. Số mol butane là $2{,}9/58=0{,}05$ mol. Theo phương trình, 1 mol C₄H₁₀ tạo 4 mol CO₂ và 5 mol H₂O.
Vì vậy $n_{CO_2}=0{,}05\times4=0{,}20$ mol và $n_{H_2O}=0{,}05\times5=0{,}25$ mol. Nếu đo CO₂ ở 25 °C, 1 bar thì $V=0{,}20\times24{,}79=4{,}958$ L.
Tỉ lệ theo hệ số là tỉ lệ mol, không phải tỉ lệ khối lượng. Không lấy 2,9 g nhân thẳng với hệ số 4 để tính khối lượng CO₂.
Bài luyện
Trong phương trình đốt cháy hoàn toàn 2C₄H₁₀ tạo 8CO₂ và 10H₂O, hệ số trước O₂ là bao nhiêu?
Mới xét lượng CO₂, chưa tính hết oxygen trong nước.
Đây là hệ số nước, không phải oxygen.
26 là số nguyên tử O; mỗi phân tử O₂ có hai O.
Đúng: (8 × 2 + 10)/2 = 13.
Lời giải
Sản phẩm có 8 × 2 + 10 = 26 nguyên tử O. Mỗi O₂ gồm hai O nên cần 13O₂: 2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O. Chọn D.
Bài luyện
Đốt cháy hoàn toàn 0,20 mol CH₄ trong oxygen dư. Số mol CO₂ và H₂O tạo thành lần lượt là bao nhiêu?
Đã đảo tỉ lệ CO₂ và H₂O.
Một mol CH₄ tạo hai mol H₂O.
Đúng: tỉ lệ CH₄ : CO₂ : H₂O là 1 : 1 : 2.
Số mol CO₂ bằng số mol CH₄, không gấp đôi.
Lời giải
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O. Với 0,20 mol CH₄, có n(CO₂) = 0,20 mol và n(H₂O) = 2 × 0,20 = 0,40 mol. Chọn C.