Để giải quyết bài toán này, chúng ta cần phân tích các phản ứng và thông tin đã cho:
### 1. Tính m tấn khí methane cần dùng:
#### Tính số mol H₂ cần sản xuất:
Khối lượng H₂ cần sản xuất là 0,36 tấn, tương đương với:
\[
0,36~tấn = 360~kg
\]
Khối lượng mol của H₂ là 2 g/mol, do đó số mol H₂ cần sản xuất là:
\[
n_{H_2} = \frac{360000~g}{2~g/mol} = 180000~mol
\]
#### Tính số mol N₂ cần thiết:
Phản ứng tổng hợp NH₃ theo phương trình (3):
\[
N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)
\]
Từ phương trình, để sản xuất 2 mol NH₃ cần 1 mol N₂ và 3 mol H₂. Vậy để sản xuất 180000 mol H₂, ta cần:
\[
n_{N_2} = \frac{180000~mol}{3} = 60000~mol
\]
#### Tính số mol CH₄ cần dùng:
Từ phương trình (1) ta có:
\[
CH_4(g) + 2H_2O(g) \rightarrow CO_2(g) + 4H_2(g)
\]
Mỗi mol CH₄ sẽ sản xuất 4 mol H₂. Để sản xuất 180000 mol H₂, ta cần:
\[
n_{CH_4} = \frac{180000~mol}{4} = 45000~mol
\]
Khối lượng mol của CH₄ là 16 g/mol, do đó khối lượng CH₄ cần dùng là:
\[
m_{CH_4} = 45000~mol \times 16~g/mol = 720000~g = 720~kg = 0,72~tấn
\]
### 2. Tính V m³ khí CO₂ thải ra:
Từ phản ứng (2), mỗi mol CH₄ sẽ tạo ra 1 mol CO₂. Do đó, số mol CO₂ sản xuất ra là 45000 mol.
Khối lượng mol của CO₂ là 44 g/mol, do đó khối lượng CO₂ thải ra là:
\[
m_{CO_2} = 45000~mol \times 44~g/mol = 1980000~g = 1980~kg
\]
#### Tính thể tích khí CO₂:
Ở điều kiện chuẩn (0°C, 1 atm), 1 mol khí chiếm khoảng 22,4 L. Vậy thể tích CO₂ thải ra là:
\[
V = 45000~mol \times 22,4~L/mol = 1008000~L = 1008~m^3
\]
### 3. Phân tích các phát biểu:
1. Dòng khí đi qua điểm Y vào tháp làm lạnh sẽ có tốc độ nhỏ hơn 800 mol/s. **(Đúng)**
2. Nếu tốc độ dòng khí đi qua điểm Z là 640 mol/s thì hiệu suất của phản ứng (3) tại tháp tổng hợp là 40%. **(Đúng, vì 640 mol/s tương đương với 80% của 800 mol/s)**
3. Giá trị m là xấp xỉ 0,905 tấn. **(Sai, thực tế là 0,72 tấn)**
4. Giá trị V là xấp xỉ 1402 m³. **(Sai, thực tế là 1008 m³)**
5. Ở cân bằng (3), để tăng hiệu suất phản ứng tổng hợp ammonia ta có thể tăng áp suất của hệ; tăng nồng độ N₂ hoặc H₂ hoặc hóa lỏng để tách NH₃ ra khỏi hệ. **(Đúng)**
6. Một trong các ưu điểm của quá trình Haber là điều chế được NH₃ với hiệu suất cao, các khí N₂ và H₂, dư được quay vòng tuần hoàn cho chu trình mới. **(Đúng)**
### Kết luận:
Các phát biểu đúng là: 1, 2, 5, 6.
**Tổng số thứ tự phát biểu đúng là: 1 + 2 + 5 + 6 = 14.**
**Đáp số: 14.**