Để giải quyết bài toán này, ta sẽ tiến hành từng bước như sau:
**a) Tính khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu**
Gọi khối lượng của carbon (C) trong hỗn hợp là \( m_C \) (g), và khối lượng của lưu huỳnh (S) là \( m_S \) (g). Ta có:
\[
m_C + m_S = 5,6 \quad (1)
\]
Phản ứng đốt cháy của carbon và lưu huỳnh trong oxy là:
- Đối với carbon:
\[
C + O_2 \rightarrow CO_2
\]
Phương trình phản ứng: 1 mol C sẽ cần 1 mol O2. Khối lượng O2 cần cho 1 mol C là 32 g.
- Đối với lưu huỳnh:
\[
S + O_2 \rightarrow SO_2
\]
Phương trình phản ứng: 1 mol S sẽ cần 1 mol O2. Khối lượng O2 cần cho 1 mol S là 32 g.
Tổng khối lượng O2 cần cho cả C và S là 9,6 g. Ta cần tính số mol O2:
\[
n_{O_2} = \frac{9,6}{32} = 0,3 \text{ mol}
\]
Giả sử \( n_C \) là số mol carbon và \( n_S \) là số mol lưu huỳnh:
\[
n_C + n_S = n_{O_2} = 0,3 \quad (2)
\]
Ta có:
\[
n_C = \frac{m_C}{12} \quad \text{và} \quad n_S = \frac{m_S}{32}
\]
Thay vào phương trình (2):
\[
\frac{m_C}{12} + \frac{m_S}{32} = 0,3
\]
Thay \( m_S = 5,6 - m_C \) vào phương trình trên:
\[
\frac{m_C}{12} + \frac{5,6 - m_C}{32} = 0,3
\]
Giải phương trình này:
Nhân tất cả với 96 (bội chung nhỏ nhất của 12 và 32):
\[
8m_C + 3(5,6 - m_C) = 28,8
\]
\[
8m_C + 16,8 - 3m_C = 28,8
\]
\[
5m_C = 12
\]
\[
m_C = \frac{12}{5} = 2,4 \text{ g}
\]
Thay vào (1) để tìm \( m_S \):
\[
m_S = 5,6 - 2,4 = 3,2 \text{ g}
\]
Vậy:
- Khối lượng C: 2,4 g
- Khối lượng S: 3,2 g
**b) Tính thành phần % theo khối lượng của mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu**
Thành phần % của C:
\[
\%\text{C} = \frac{m_C}{m_{hỗn\ hợp}} \times 100 = \frac{2,4}{5,6} \times 100 \approx 42,86\%
\]
Thành phần % của S:
\[
\%\text{S} = \frac{m_S}{m_{hỗn\ hợp}} \times 100 = \frac{3,2}{5,6} \times 100 \approx 57,14\%
\]
**c) Tính thành phần % theo số mol và thể tích của mỗi chất có trong hỗn hợp khí sau phản ứng thu được**
Số mol của C và S là:
\[
n_C = \frac{2,4}{12} = 0,2 \text{ mol}
\]
\[
n_S = \frac{3,2}{32} = 0,1 \text{ mol}
\]
Tổng số mol khí sau phản ứng:
\[
n_{sản\ phẩm} = n_C + n_S = 0,2 + 0,1 = 0,3 \text{ mol}
\]
Thành phần % theo số mol của C:
\[
\%\text{C} = \frac{n_C}{n_{sản\ phẩm}} \times 100 = \frac{0,2}{0,3} \times 100 \approx 66,67\%
\]
Thành phần % theo số mol của S:
\[
\%\text{S} = \frac{n_S}{n_{sản\ phẩm}} \times 100 = \frac{0,1}{0,3} \times 100 \approx 33,33\%
\]
Thể tích của các khí sản phẩm (dùng điều kiện tiêu chuẩn, 1 mol khí = 22,4 L):
- Thể tích CO2:
\[
V_{CO_2} = n_C \times 22,4 = 0,2 \times 22,4 = 4,48 \text{ L}
\]
- Thể tích SO2:
\[
V_{SO_2} = n_S \times 22,4 = 0,1 \times 22,4 = 2,24 \text{ L}
\]
Tổng thể tích khí sau phản ứng:
\[
V_{tổng} = V_{CO_2} + V_{SO_2} = 4,48 + 2,24 = 6,72 \text{ L}
\]
Thành phần % thể tích của CO2:
\[
\%\text{CO_2} = \frac{V_{CO_2}}{V_{tổng}} \times 100 = \frac{4,48}{6,72} \times 100 \approx 66,67\%
\]
Thành phần % thể tích của SO2:
\[
\%\text{SO_2} = \frac{V_{SO_2}}{V_{tổng}} \times 100 = \frac{2,24}{6,72} \times 100 \approx 33,33\%
\]
**Tóm tắt kết quả:**
a) \( m_C = 2,4 \text{ g} \), \( m_S = 3,2 \text{ g} \)
b) \(\%\text{C} \approx 42,86\%\), \(\%\text{S} \approx 57,14\%\)
c) \(\%\text{C} \approx 66,67\%\), \(\%\text{S} \approx 33,33\%\) và \(\%\text{CO_2} \approx 66,67\%\), \(\%\text{SO_2} \approx 33,33\%\)