Bài 4 trang 169 SGK Hóa 11, Một loại khí thiên nhiên có thành phần phần trăm về thể tích các khí như sau...

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 20,0^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?

Hướng dẫn.

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 = 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 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 = \(\frac{10^{6}x0,85×36,9}{827}\) = 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.