Đề bài

Ethylene (C₂H₄) là một trong những nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hóa dầu. Ethylene có thể được sản xuất từ ethane (C₂H₆) thông qua phản ứng dehydrogen hóa :

(1) C₂H₆ (g) → C₂H₄ (g) + H₂ (g)

Phản ứng dehydrogen hóa là phản ứng thu nhiệt, năng lượng cần thiết được cung cấp bằng cách đốt cháy một phần ethane:

(2) C₂H₆ (g) + 7/2O₂(g) → 2CO₂ (g) + 3H₂O(g)

Giả sử hiệu suất của cả hai phản ứng là 100%. Tính khối lượng ethane (theo tấn, làm tròn đến hàng phần trăm) cần thiết để sản xuất 1 tấn C₂H₄ (g), biết 60% lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2) được sử dụng để cung cấp cho phản ứng (1).

Bảng nhiệt tạo thành chuẩn (\({\Delta _{\rm{f}}}H_{298}^o\)) của các chất (kJ/mol):

Chất	C2H6 (g)	C2H4 (g)	H2(g)	O2 (g)	CO2(g)	H2O(g)
\({\Delta _{\rm{f}}}H_{298}^o\)(kJ mol⁻¹)	-84,7	52,3	0	0	-393,5	-241,8

Đáp án:

Đáp án

Đáp án:

Phương pháp giải

Tính biến thiên năng lượng phản ứng (1), tính biến thiên năng lượng (2).

\({\Delta _r}H_{298}^o = \Delta fH_{298}^o({C_2}{H_4}) - {\Delta _f}H_{298}^o({C_2}{H_6}) = 52,3 - ( - 84,7) = 137kJ\)

Năng lượng cần dùng để tạo ra 1 tấn C₂H₄ là: \(\frac{{{{1.10}^6}}}{{28}}.137kJ\)

\(\begin{array}{l}{\Delta _r}H_{298}^o(2) = 2.{\Delta _f}H_{298}^o(C{O_2}) + 3.{\Delta _f}H_{298}^o({H_2}{\rm{O}}) - {\Delta _f}H_{298}^o({C_2}{H_6}) = 2.( - 393,5) + 3.( - 241,8) - ( - 84,7)\\ =  - 1427,7kJ\end{array}\)

Bảo toàn năng lượng ta có: n ethene.\(1427,7.60\%  = \frac{{{{10}^6}}}{{28}}.137 \to {m_{{C_2}{H_6}}} = 1,24\tan \)