Cho hỗn hợp X ở điều kiện thường gồm ba hiđrocacbon mạch hở, không có liên kết ba và trong phân tử mỗi chất có không quá một liên kết đôi. Trộn m gam hỗn hợp X với 4,032 lít khí O₂ thu được 4,704 lít hỗn hợp khí Y (các thể tích khí đều đo ở đktc). Đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp Y, hấp thụ toàn bộ sản phẩm cháy vào dung dịch Ca(OH)₂ 0,02M, sau phản ứng thu được 3 gam kết tủa và dung dịch Z. Khối lượng dung dịch Z so với dung dịch Ca(OH)₂ ban đầu giảm 0,282 gam. Đun nóng dung dịch Z, thu được thêm 0,3 gam kết tủa (cho biết các phản ứng hóa học đều xảy ra hoàn toàn).

a) Xác định giá trị của m và thể tích dung dịch Ca(OH)₂ đã dùng.

Phương pháp tách riêng từng khí trong X:

* Cách 1:

- Dẫn hỗn hợp X qua dung dịch NaCl (bão hòa) dư thu được dung dịch A gồm NaCl, HCl và khí B thoát ra gồm O₂, SO₂. Đun nóng dung dịch A thu được khí HCl thoát ra.

- Dẫn khí B qua dung dịch Ca(OH)₂ dư, thu được khí thoát ra là O₂, kết tủa CaSO₃. Lọc kết tủa, cho tác dụng với H₂SO₄ thu được SO₂ thoát ra.

 SO₂ + Ca(OH)₂ ⟶ CaSO₃ + H₂O

CaSO₃ + H₂SO₄ ⟶ CaSO₄ + SO₂ + H₂O

* Cách 2:

- Dẫn hỗn hợp khí vào dung dịch Ba(OH)₂ dư, thu được oxi không phản ứng thoát ra khỏi dung dịch.

Ba(OH)₂ + SO₂ ⟶ BaSO₃$\downarrow$  + H₂O

Ba(OH)₂ +2HCl ⟶ BaCl₂ + 2H₂O

- Lọc kết tủa rồi cho phản ứng với dung dịch H₂SO₄ dư thu được khí SO­₂.

BaSO₃ + H₂SO₄ ⟶ BaSO₄$\downarrow$  + SO₂ $\downarrow$+ H₂O

 - Phần dung dịch còn lại ở trên gồm BaCl₂ và Ba(OH)₂ dư cho tác dụng với dung dịch H₂SO₄ dư

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄$\downarrow$ + 2H₂O

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄$\downarrow$ + 2HCl

- Lọc kết tủa, đem cô cạn dung dịch thu được HCl có lẫn hơi nước được dẫn qua bình chứa H₂SO₄ đặc (dư) thu được khí HCl tinh khiết.        

- Khi tác dụng HCl: n_{HCl phản ứng} = $\frac{0,72}{1,2}$= 0,6 mol;

 n_{HCl dư} = 0,72 – 0,6 = 0,12 (mol)

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O                 (1)

Fe_xO_y + yHCl → xFeCl_2y/x + yH₂O     (2)

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂                              (3)

Cu + FeCl₃ → CuCl₂ + FeCl₂              (4)

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂                        (5)

- Số mol các chất trong 270,8 gam dung dịch Y $\left\{\begin{array}{l}FeC{l}_3:a\\ FeC{l}_2:b\\ CuC{l}_2:c\\ HCl:0,12\end{array}\right.$

- Trong dung dịch trung hòa về điện (hoặc bảo toàn Cl trong muối) ta có:$3a+2b+2c=0,6$ (*)

- Khi tác dụng H₂SO₄ đặc, nóng: $n_{S{O}_2}=\frac{2,016}{22,4}=0,09\left(mol\right)$ 

CuO + H₂SO₄ ⟶ CuSO₄ + H₂O                                                                      (6)

2Fe_xO_y + (6x-2y)H₂SO₄ ⟶ xFe₂(SO₄)₃ + (6x-2y)H₂O + (3x-2y)SO₂    (7)

2Fe + 6H₂SO₄ ⟶ Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O + 3SO₂                                                   (8)

Cu + 2H₂SO₄ ⟶ CuSO₄ + 2H₂O + SO₂                                                           (9)

Fe + Fe₂(SO₄)₃ ⟶ 3FeSO₄                                                                              (10)

Cu + Fe₂(SO₄)₃ ⟶ CuSO₄ + 2FeSO₄                                                     (11)

- Các chất trong dung dịch Z $\left\{\begin{array}{l}FeS{O}_4:d\left(mol\right)\\ F{e}_2{\left(S{O}_4\right)}_{3_{}}:\left(mol\right)\\ {\text{CuSO}}_4:c\left(mol\right)\end{array}\right.$

- Bảo toàn Fe ta có: $a+b=d+2e$ (**)

- Khi Z tác dụng dung dịch Ba(OH)₂ dư, tách kết tủa rồi nung

FeSO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ + Fe(OH)₂                             (12)

Fe₂(SO₄)₃ + 3Ba(OH)₂ → 3BaSO₄ + 2Fe(OH)₃        (13)

CuSO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄ + Cu(OH)₂                          (14)

- Kết tủa T $\left\{\begin{array}{l}BaS{O}_4\\ Fe{\left(OH\right)}_2\\ Fe{\left(OH\right)}_3\\ Cu{\left(OH\right)}_2\end{array}\right.$

4Fe(OH)₂ + O₂ $\stackrel{t^0}{\to }$2Fe₂O₃ + 4H₂O                                          (15)

2Fe(OH)₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ Fe₂O₃ + 3H₂O                                         (16)

Cu(OH)₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ CuO + H₂O                                              (17)

- Theo phương trình hóa học (1, 2, 3): 

$n_{HCl}=2n_{O\left(X\right)}+2n_{H_2}\Rightarrow n_{O\left(X\right)}=0,6-2.0,06=0,24mol$

- Theo phương trình hóa học (6,7,8,9):

- Bảo toàn S: số mol gốc SO₄^2- trong muối = $n_{H_{2}S{O}_4}-n_{S{O}_2}$= 0,42 – 0,09 = 0,33 (mol)

- Bảo toàn S, Fe, Cu: chất rắn còn lại (99,29 gam) gồm

$\left\{\begin{array}{l}BaS{O}_4:0,33\left(mol\right)\\ F{e}_2{O}_3:\frac{1}{2}(d+2e)\left(mol\right)\\ CuO:c\left(mol\right)\end{array}\right.$

⇒ 99,29 = 0,33.233 + 80(d +2e) + 80c (***)

- Thay (**) vào (***) ta có: 80(a + b) + 80c = 22,4 (****)

- Từ (*) và (****) ta có: a = 0,04 (mol)

- Phần trăm khối lượng FeCl₃ trong dung dịch Y:

$C{\%}_{FeC{l}_3}=\frac{0,04.162,5}{270,8}.100\%=2,4\%$.