Bài tập 7.23 trang 54 sách bài tập(SBT) hóa học 11: Một loại khí thiên nhiên có thành phần về thể tích như...

7.23. Một loại khí thiên nhiên có thành phần về thể tích như sau :85% CH₄ ; 10% C₂H₆ ; 3% N₂ ; 2% C0₂.

1. Người ta chuyển metan trong 1000 m³ (đktc) khí thiên nhiên đó thành axetilen (hiệu suất 50%) rồi thành vinyl clorua (hiệu suất 80%). Viết phương trình hoá học của các phản ứng và tính khối lượng vinyl clorua thu được.

2. Người ta đốt cháy hoàn toàn khí thiên nhiên đó để đun nóng 100 lít nước từ 20°c lên 100°c. Tính thể tích khí thiên nhiên (đktc) cần đốt, biết rằng nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy 1 mol CH₄ và 1 mol C₂H₆ lần lượt là 880 kJ và 1560 kJ ; để làm cho lml nước tăng thêm 1° cần 4,18 J và khi đốt khí thiên nhiên, 20% nhiệt lượng toả ra môi trường không khí.

Hướng dẫn trả lời:

1. Trong 1000 m³ khí thiên nhiên có 850 m³ CH₄

2CH₄ C₂H₂ + 3H₂

 + (HCl)  (C{H_2} = CH – Cl)

Khối lượng vinyl clorua thu được (nếu hiệu suất các quá trình là 100%) là : 

(frac{{850.62,5}}{{22,4.2}} = 1185,8(kg))

Với hiệu suất cho ở đầu bài, khối lượng vinyl clorua là : 

(frac{{1185,8.50.80}}{{100.100}}) =474,3 (kg).

2. Nhiệt lượng cần dùng để làm nóng 100 lít nước từ 20°C lên 100°C :

100.4,18.(100 – 20) = 33440 (kJ)

Vì 20% nhiệt lượng đã toả ra môi trường nên nhiệt lượng mà khí thiên nhiên cần cung cấp phải là : 

(frac{{33440.100}}{{100 – 20}}) = 41800 (kJ)

Đặt số mol C₂H₆ tà x thì số mol CH₄ là ({85.10^{ – 1}}x).

Ta có 1560x+ 880({85.10^{ – 1}}x) = 41800

x = ({462.10^{ – 2}}) 

Thể tích khí thiên nhiên cần dùng :

(frac{{{{462.10}^{ – 2}}.100}}{{10}}.22,4 = 1035(l))