Bài 37 : Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên

Bài 4 (trang 169 SGK Hóa 11): Một loại khí thiên nhiên có thành phần trăm về thể tích các khí như sau: 85,0% metan; 10,0% etan; 2,0% nitơ và 3,0% cacbon đioxit.

a. Tính thể tích khí (đktc) cần để đun nóng 100,0 lít nước từ 20^oC lên 100^oC, biết nhiệt toả ra khi đốt 1 mol metan, 1 mol etan lần lượt bằng: 880kJ; 1560kJ và để nâng 1 ml nước lên 1^o cần 4,18J.

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 kilogam vinyl clorua?

Lời giải:

a. Nhiệt lượng cần để đun nóng 100 lít nước từ 20^oC lên 100^oC là:

   4,18.(100 - 20).(100.10³) = = 33 440 000 (J) = 33 440 (kJ)

Gọi số mol khí thiên nhiên là x (mol)

=> n_CH4 = 0,85x (mol) ; n_C2H6 = 0,1x (mol)

Nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy metan là: 880.0,85x = 748x (kJ)

Nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy etan là: 15600.0,1x = 156x (kJ)

=>    748x + 156x = 33440

=>    x = 36,991 (mol)

Vậy thể tích khí thiên nhiên cần dùng là:

   36,991.22,4 = 828,6 (lít) (đktc)

b. Ta có:

828,6 (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

Số mol vinyl clorua thực tế là:

   (18973,2 + 4464,3).0,65 = 15234,4(mol)

Khối lượng vinyl clorua thực tế thu được là:

   15234,4.62,5 = 952,15.103 (g) = 952,15 (kg)