Tính khối lượng khí methane (theo tấn, làm tròn đến hàng phần trăm) cần thiết để sản xuất 0,30 tấn trong giai đoạn trên.
39/40
Trong một nhà máy sản xuất ammonia theo quy trình Haber, giai đoạn sản xuất khí hydrogen bằng phản ứng của methane và nước được thực hiện theo phương trình hóa học (1) như sau:
(1) CH4g+H2Og→xtCOg+3H2g
Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt mạnh. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn khí methane theo phương trình hóa học (2):
(2) CH4g+2O2g→CO2g+2H2Og
Xét các phản ứng ở điều kiện chuẩn và hiệu suất chuyển hóa của methane là 100%. Tính khối lượng khí methane (theo tấn, làm tròn đến hàng phần trăm) cần thiết để sản xuất 0,30 tấn H2g trong giai đoạn trên. Biết 90% lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2) được cung cấp cho phản ứng (1) và các giá trị nhiệt tạo thành ΔfH298∘ của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:
Đáp án đúng là: 1,03.
Ta có:
(1) CH4g+H2Og→xtCOg+3H2g
16 6 gam
x 0,3 tấn
Vậy khối lượng methane cần dùng cho phản ứng (1) là: 0,3.166= 0,8 tấn.
Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng (1) là:
ΔrH298o(1)=(−110,5)−(−74,6)−(−241,8)=205,9kJ.
Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng (2) là:
ΔrH2980(2)=−393,5+2.(−241,8)−(−74,6)=−802,5kJ.
Gọi khối lượng methane dùng cho phản ứng (2) là x tấn.
Biết 90% lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2) được cung cấp cho phản ứng (1) nên:
802,5.x.0,9 = 0,8.205,9 ⇒ x = 0,23 tấn.
Tổng khối lượng methane cần thiết để sản xuất 0,30 tấn H2glà: 0,8 + 0,23 = 1,03 tấn.