Trong một nhà máy sản xuất năng lượng xanh, người ta sử dụng hỗn hợp khí hydrogen và methane (CH4) làm nhiên liệu đốt cháy nhằm thu năng lượng. Một kỹ sư cần tính toán hiệu quả năng lượng từ việc đốt cháy 24,79 lít hỗn hợp khí X gồm H₂ và CH₁ (đo ở điều kiện chuẩn). Hỗn hợp này có tỉ khối so với khí oxi là 0,325. Khi đốt cháy, kỹ sư trộn hỗn hợp khí X với 28,8 g khí oxi và tiến hành phản ứng. Sau phản ứng, hơi nước được làm lạnh và ngưng tụ, thu được hỗn hợp khí Y. a. Viết phương trình hóa học cho các phản ứng xảy ra và xác định phần trăm thể tích từng khí trong hỗn hợp X b. Tính phần trăm thể tích và phần trăm khối lượng các chất trong hỗn hợp Y c. Biết nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol H, là 286 kJ, và 1 mol CH₁ là 890kJ, hãy tính tổng năng lượng sinh ra từ phản ứng đốt cháy.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
\(n_{hhkhí}=\dfrac{16,8}{22,4}=0,75\left(mol\right)\)
Gọi \(n_{SO_2}=a\left(mol\right)\left(0< a< 0,75\right)\)
\(\rightarrow n_{O_2\left(dư\right)}=0,75-b\left(mol\right)\)
Ta có: \(\dfrac{64a+32\left(0,75-a\right)}{0,75}=\dfrac{33,6}{1}=33,6\left(\dfrac{g}{mol}\right)\)
\(\rightarrow a=0,0375\left(mol\right)\)
\(\rightarrow\left\{{}\begin{matrix}\%V_{SO_2}=\dfrac{0,0375}{0,75}=5\%\\\%V_{O_2\left(dư\right)}=100\%-5\%=95\%\end{matrix}\right.\)
a. \(CH_4\underrightarrow{t^0}CO_2+H_2O\)
-Chất tham gia: CH4 .
-Chất sản phẩm: CO2 , H2O.
b. C + O2 \(\underrightarrow{t^0}\) CO2
- Chất tham gia: C và O2.
- Chất sản phẩm: CO2.
\(a,Đặt:n_{CH_4}=a\left(mol\right);n_{C_4H_{10}}=b\left(mol\right)\left(a,b>0\right)\\ PTHH:CH_4+2O_2\rightarrow\left(t^o\right)CO_2+2H_2O\\ 2C_4H_{10}+13O_2\rightarrow\left(t^o\right)8CO_2+10H_2O\\ \Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}16a+58b=7,4\\22,4a+22,4.4b=22\end{matrix}\right.\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}a=0,1\\b=0,1\end{matrix}\right.\\ \Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}m_{CH_4}=0,1.16=1,6\left(g\right)\\m_{C_4H_{10}}=0,1.58=5,8\left(g\right)\end{matrix}\right.\\ b,n_{O_2}=2a+\dfrac{13}{2}b=2.0,1+6,5.0,1=0,85\left(mol\right)\\ \Rightarrow V_{O_2\left(đktc\right)}=0,85.22,4=19,04\left(l\right)\)
\(n_{CH_4}=\dfrac{24,79}{24,79}=1\left(mol\right)\)
PT: \(CH_4+2O_2\underrightarrow{t^o}CO_2+2H_2O\)
\(n_{CO_2}=n_{CH_4}=1\left(mol\right)\Rightarrow V_{CO_2}=1.24,79=24,79\left(l\right)\)
Theo ĐLBT KL, có: mKL + mO2 = m oxit
⇒ mO2 = 28,4 - 15,6 = 12,8 (g)
\(\Rightarrow n_{O_2}=\dfrac{12,8}{32}=0,4\left(mol\right)\Rightarrow V_{O_2}=0,4.22,4=8,96\left(l\right)\)
a)
\(\left\{{}\begin{matrix}n_{C_2H_2}+n_{CH_4}=\dfrac{13,44}{22,4}=0,6\left(mol\right)\\\dfrac{n_{C_2H_2}}{n_{CH_4}}=2\end{matrix}\right.\)
=> \(\left\{{}\begin{matrix}n_{C_2H_2}=0,4\left(mol\right)\\n_{CH_4}=0,2\left(mol\right)\end{matrix}\right.\)
PTHH: 2C2H2 + 5O2 --to--> 4CO2 + 2H2O
0,4----->1------------->0,8
CH4 + 2O2 --to--> CO2 + 2H2O
0,2-->0,4---------->0,2
=> VO2 = (1+0,4).22,4 = 31,36(l)
=> VCO2 = (0,8 + 0,2).22,4 = 22,4 (l)
b)
PTHH: 2KMnO4 --to--> K2MnO4 + MnO2 + O2
2,8<---------------------------------1,4
=> \(m_{KMnO_4\left(PTHH\right)}=2,8.158=442,4\left(g\right)\)
=> mKMnO4 (thực tế) = 442,4 : 80% = 553(g)
Ta co M_X = d_{X/O2} \times M_{O2} = 0,325 \times 32 = 10,4 (g/mol). Goi thanh phan cua X gom a mol H2 va b mol CH4, co a + b = 1 va 2a + 16b = 10,4. Giai ra duoc a = 0,4 va b = 0,6 => hon hop X co 40% H2 va 60% CH4 theo the tich. So mol hon hop n_X = 24,79 / 22,4 \approx 1,1067 mol, so mol O2 = 28,8 / 32 = 0,9 mol. Luong O2 can cho su oxi hoa hoan toan = 1/2 n_H2 + 2n_{CH4} = 0,5 \times 0,4n_X + 2 \times 0,6n_X \approx 1,5492 mol > 0,9 mol => O2 thieu, chi co 0,9/1,5492 \approx 58,1% hon hop bi dot chay. Hon hop chay: 0,6427 mol. Hon hop con lai 0,4634 mol chua chay (giu thanh phan nhu ban dau). Khi do: - n_H2 chay = 0,4 \times 0,6427 = 0,257 mol. n_H2 du = 0,4 \times 0,4634 = 0,185 mol. - n_CH4 chay = 0,6 \times 0,6427 = 0,386 mol. n_CH4 du = 0,6 \times 0,4634 = 0,278 mol. - Khi CH4 chay tao CO2: n_CO2 = n_CH4 chay = 0,386 mol. Sau phan ung (da nguoi lanh va loai hoi nuoc), hon hop Y gom 0,185 mol H2, 0,278 mol CH4 va 0,386 mol CO2. Tinh theo ti le the tich (mol) thi H2 \approx 21,8%, CH4 \approx 32,7%, CO2 \approx 45,5%. Neu tinh theo khoi luong thi tuong ung H2 \approx 1,7%, CH4 \approx 20,3%, CO2 \approx 78%. Nang luong toa ra cua phan hon hop bi dot chay: n_H2 chay = 0,257 mol (\Delta H_1 = 286 kJ/mol), n_CH4 chay = 0,386 mol (\Delta H_2 = 890 kJ/mol) => Q = 0,257 \times 286 + 0,386 \times 890 \approx 4,17 \times 10^2 kJ. Phuong trinh hoa hoc: 2H2 + O2 -> 2H2O CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O.