Đề bài
Một loại khí thiên nhiên có thành phần về thể tích như sau : 85% CH4 ; 10% C2H6 ; 3% N2 ; 2% CO2.
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 1 ml nước tăng thêm 1° cần 4,18 J và khi đốt khí thiên nhiên, 20% nhiệt lượng toả ra môi trường không khí.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
1. \(\begin{gathered}2C{H_4}\xrightarrow{{{{1500}^0}C}}{C_2}{H_2} + 3{H_2} \hfill \\CH \equiv CH + HCl\xrightarrow{{150 - {{200}^0}C,HgC{l_2}}}C{H_2} = CH - Cl \hfill \\\end{gathered} \)
Lời giải chi tiết
1. Trong 1000 m3 khí thiên nhiên có 850 m3 CH4
\(\begin{gathered}2C{H_4}\xrightarrow{{{{1500}^0}C}}{C_2}{H_2} + 3{H_2} \hfill \\CH \equiv CH + HCl\xrightarrow{{150 - {{200}^0}C,HgC{l_2}}}C{H_2} = CH - Cl \hfill \\\end{gathered} \)
Khối lượng vinyl clorua thu được (nếu hiệu suất các quá trình là 100%) là :
\(\dfrac{{850.62,5}}{{22,4.2}} = 1185,8(kg)\)
Với hiệu suất cho ở đầu bài, khối lượng vinyl clorua là :
\(\dfrac{{1185,8.50.80}}{{100.100}}\) =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 :
\(\dfrac{{33440.100}}{{100 - 20}}\) = 41800 (kJ)
Đặt số mol C2H6 là 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 :
\(\dfrac{{{{462.10}^{ - 2}}.100}}{{10}}.22,4 = 1035(l)\)
