4. 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 dung nóng 100,0 lít nước từ 20,0oC lên 100oC, 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?
Hướng dẫn.
a) Nhiệt lượng cần để để đun nóng 100 lít nước từ 20oC lên 100oC
[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 = 748 (kJ).
0,1x mol C2H6 tỏa ra nhiệt lượng là 1560 x 0,10x = 156x (kJ).
Ta có: 748x + 156x = 334×102 => x = 36,9 mol.
Vậy, thể tích khí thiên nhiên cần dùng để đun nóng 100 lít nước từ 20oC lên 100oC là 22,4x = 827 lít.
b) 827 lít khí thiên nhiên có 0,85x mol CH4 và 0,1x mol C2H6
Advertisements (Quảng cáo)
106 lít khí thiên nhiên có a mol CH4 và b mol C2H6.
a = \(\frac{10^{6}x0,85×36,9}{827}\) = 3,79×104 (mol) CH4
b = \(\frac{10^{6}x0,1×36,991}{827}\) = 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.