Bài 4 trang 169 - Sách giáo khoa Hóa 11

Đề bài

Một loại khí thiên nhiên có thành phần trăm về thể tích các khí như sau: 85,0% metan; 10,0% etan; 2,0% nitơ và 3,0% cacbon đioxit.

a. Tính thể tích khí (đktc) cần để đun nóng 100,0 lít nước từ \(20^0C\) lên \(100^0C\), biết nhiệt toả ra khi đốt 1 mol metan, 1 mol etan lần lượt bằng: 880kJ; 1560kJ và để nâng 1 ml nước lên \(1^0\) cần 4,18J.

b. Nếu chuyển được toàn bộ hiđrocacbon trong 1,000.103 \(m^3\) khí trên (đktc) thành axetilen, sau đó thành vinyl clorua với hiệu suất toàn bộ quá trình bằng 65,0% thì sẽ thu được bao nhiêu kilogam vinyl clorua?

Hướng dẫn giải

a) Nhiệt lượng cần để đun nóng 100 lít nước từ \(20^0C\) lên \(100^0C\)

[4,18.(100 - 20)].\(10^5\) = 334,4.\(10^5\) (J) = \(334,4.10^2\) (kJ)

Gọi số mol khí thiên nhiên là xmol.

Vậy: số mol \(CH_4\) là 0,85x mol

         số mol \(C_2H_6\) là 0,1xmol

Do đó: 0,85x mol \(CH_4\) tỏa ra nhiệt lượng là : 880.0,850x = 748x (kJ)

           0,1x mol \(C_2H_6\) tỏa ra nhiệt lượng là : 1560.0,100x = 156x (kJ)

Ta có: 748x + 156x = 334,4.\(10^2\) \(\Rightarrow\) \(x \approx 37\) (mol)

Vậy thể tích khí thiên nhiên cần dùng để đun nóng 100 lít nước từ \(20^0C\) lên \(100^0C\) là 22,4x = 828,6 lít

b) 828,6 lít khí thiên nhiên có 0,850x mol \(CH_4\) và 0,100x mol \(C_2H_6\)

\(10^6\) lít khí thiên nhiên có        a mol \(CH_4\) và b mol \(C_2H_6\)

a = \(\dfrac{10^6.0,850.37}{828,6}\) = 3,795.\(10^4\) (mol) \(CH_4\)

b = \(\dfrac{10^6.0,100.36,991}{828,6}\) = 4,46.\(10^3\) (mol) \(C_2H_6\)

\(2CH_4 \rightarrow C_2H_2 \rightarrow C_2H_3Cl\)

2mol                       1mol

3,795.\(10^4\)mol          4,46.\(10^3\)mol

Số mol \(C_2H_3Cl\) thực tế thu được :

\(1,52.10^4.62,5=95,0.10^4 (g) = 950 (kg)\)