Để giải bài toán này, ta cần viết phương trình phản ứng cháy hoàn toàn cho từng thành phần trong hỗn hợp.
1. Phương trình phản ứng cháy cho mỗi thành phần:
- Đối với CH4 (metan):
\[
CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O
\]
- Đối với C4H10 (butan):
\[
C_4H_{10} + 13/2 O_2 \rightarrow 4CO_2 + 5H_2O
\]
- Đối với C2H4 (etilen):
\[
C_2H_4 + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 2H_2O
\]
2. Giả sử trong hỗn hợp có \( x \) mol CH4, \( y \) mol C4H10 và \( z \) mol C2H4. Ta có:
- Tổng số mol: \( x + y + z = 0,1 \) (1)
- Tổng số mol CO2: \( x + 4y + 2z = 0,14 \) (2)
- Tổng số mol H2O: \( 2x + 5y + 2z = 0,23 \) (3)
3. Giải hệ phương trình (1), (2), (3):
Từ phương trình (1), ta có:
\[
z = 0,1 - x - y
\]
Thay \( z \) vào phương trình (2):
\[
x + 4y + 2(0,1 - x - y) = 0,14
\]
Giải ra:
\[
x + 4y + 0,2 - 2x - 2y = 0,14 \implies -x + 2y = -0,06 \implies x - 2y = 0,06 \quad (4)
\]
Thay \( z \) vào phương trình (3):
\[
2x + 5y + 2(0,1 - x - y) = 0,23
\]
Giải ra:
\[
2x + 5y + 0,2 - 2x - 2y = 0,23 \implies 3y = 0,03 \implies y = 0,01
\]
4. Thay giá trị \( y \) vào phương trình (4):
\[
x - 2(0,01) = 0,06 \implies x - 0,02 = 0,06 \implies x = 0,08
\]
5. Tính giá trị \( z \):
\[
z = 0,1 - x - y = 0,1 - 0,08 - 0,01 = 0,01
\]
Kết quả là:
- Số mol CH4: \( x = 0,08 \)
- Số mol C4H10: \( y = 0,01 \)
- Số mol C2H4: \( z = 0,01 \)
Vậy số mol của alkane và alkene trong hỗn hợp là:
- Alkane (CH4 và C4H10): 0,08 + 0,01 = 0,09 mol
- Alkene (C2H4): 0,01 mol
Tóm lại:
- Số mol alkane: 0,09 mol
- Số mol alkene: 0,01 mol