Bài 4 trang 169 SGK Hóa học 11

Đề bài

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

a) Tính thể tích khí (đo ở điều kiện tiêu chuẩn) cần để đun nóng 100,0 lít nước từ 20,0^oC lên 100^oC, biết nhiệt lượng tỏa ra khi đốt 1 mol metan, 1 mol etan lần lượt bằng: 880,0 kJ; 1560,0 kJ và để nâng 1 ml nước lên 1⁰ cần 4,18 J.

b) Nếu chuyển được toàn bộ hiđrocacbon trong 1,000.10³ m³ 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 kilogram vinyl clorua? 

Lời giải chi tiết

a) Nhiệt lượng cần để để đun nóng 100 lít nước từ 20^oC lên 100^oC

[4,18x(100 – 20).10⁵ = 334.10⁵ (J) = 334.10² KJ.

Gọi số mol khí thiên nhiên là x mol.

Vậy: số mol CH₄ là 0,85x mol; số mol C₂H₆ là 0,1x mol.

Do đó: 0,85x mol CH₄ tỏa ra nhiệt lượng là: 880 x 0,85x = 748x (kJ).

           0,1x mol C₂H₆ tỏa ra nhiệt lượng là 1560 x 0,10x = 156x (kJ).

Ta có: 748x + 156x = 334x10² => x = 36,9 mol.

Vậy, thể tích khí thiên nhiên cần dùng để đun nóng 100 lít nước từ 20^oC lên 100^oC là 22,4x = 827 lít.

b) 827 lít khí thiên nhiên có 0,85x mol CH₄ và 0,1x mol C₂H₆

   10⁶  lít khí thiên nhiên có a mol CH₄ và b mol C₂H₆.

a = \(\dfrac{10^{6}x0,85x36,9}{827}\) = 3,79x10⁴ (mol) CH₄

b = \(\dfrac{10^{6}x0,1x36,991}{827}\) = 4,46.10³  (mol) C2H6.

2C₂H₄ → C₂H₂ → C₂H₃Cl

 2 mol                          1mol

3,79.10⁴ mol              1,9.10⁴ mol

C₂H₆ → C₂H2 → C₂H₃Cl

1 mol                         1 mol

4,46.10³ mol             4,46.10³ mol

Số mol C₂H₃Cl thực tế thu được:

(1,9.10⁴ + 4,46.10³)x0,65 = 1,52.10⁴ (mol)

Khối lượng C₂H₃Cl thực tế thu được:

1,52.10⁴ x 62,5 = 95.104 (g) = 950 kg.