Đề bài

Điện khí, hay còn được gọi là điện được sản xuất từ khí tự nhiên, điển hình nhất là LNG (Liquefied Natural Gas). Đầu tiên, khí tự nhiên được khai thác tại các mỏ khí, được làm sạch và làm lạnh để chuyển đổi thành khí thiên nhiên hóa lòng LNG (thuận tiện cho việc tồn trữ và vận chuyển; thành phần chứa 95% CH₄, 5%C₂H₆ về số mol). Sau đó, LNG được vận chuyển tới các nhà máy điện khí để tạo ra điện năng. Một nhà máy điện khí có sản lượng điện $3,6.10^{6}\text{kWh}/$ ngày $(1\text{kWh} = 3600~\text{kJ})$, các nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn (biết 60% nhiệt lượng tỏa ra của quá trình đốt cháy được chuyển hóa thành điện năng). Biết $\text{CH}_{4},\text{C}_{2}\text{H}_{6}$ cháy theo các phương trình:

$\begin{array}{l} \left. \text{CH}_{4}(~\text{g}) + 2\text{O}_{2}(~\text{g})\rightarrow\text{CO}_{2}(~\text{g}) + 2\text{H}_{2}\text{O}(~\text{g}) \right. \\ \left. \text{C}_{2}\text{H}_{6}(~\text{g}) + \dfrac{7}{2}\text{O}_{2}(~\text{g})\rightarrow 2\text{CO}_{2}(~\text{g}) + 3\text{H}_{2}\text{O}(~\text{g}) \right. \end{array}$

Chất	$\text{CH}_{4}(~\text{g})$	$\text{C}_{2}\text{H}_{6}(~\text{g})$	$\text{CO}_{2}(~\text{g})$	$\text{H}_{2}\text{O}(\text{g})$
$\Delta_{\text{f}}\text{H}_{298}^{{^\circ}}(\text{kJ}/\text{mol})$	$- 74,6$	$- 84,7$	$- 393,5$	$- 241,8$

Mỗi ngày nhà máy điện khí cần sử dụng bao nhiêu tấn LNG (Chỉ làm tròn phép tính cuối, làm tròn đến hàng đơn vị)

Phương pháp giải

Tính $\Delta_{r}H_{298}^{o}$của 2 phản ứng.

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Đáp án :

$\Delta_{r}H_{298}^{o}$(1) = $\Delta_{f}H_{298}^{o}(CO_{2}) + 2.\Delta_{f}H_{298}^{o}(H_{2}O) - \Delta_{f}H_{298}^{o}(CH_{4}) = - 393,5 + 2.( - 241,8) - ( - 74,6) = - 802,5kJ$

$\Delta_{r}H_{298}^{o}$(2) = $2\Delta_{f}H_{298}^{o}(CO_{2}) - 3\Delta_{f}H_{298}^{o}(H_{2}\text{O}) - \Delta_{f}H_{298}^{o}(C_{2}H_{6}) = 2.( - 393,5) + 3.( - 241,8) - ( - 84,7) = - 1427,7kJ$

Nhiệt lượng mà nhà máy điện khí cần dùng là: $3,6.10^{6}.3600 = 1,296.10^{10}kJ$

Gọi số mol CH₄ và C₂H₆ lần lượt là 0,95a và 0,05a

Ta có: (0,95a.802,5 + 0,05a.1427,7).60% = 1,296.10¹⁰ → a = $\dfrac{1}{386}.10^{10}mol$

Khối lượng LNG cần dùng là: ($\dfrac{1}{386}.10^{10}.0,95.16 + \dfrac{1}{386}.10^{10}.0,05.30).10^{- 6} = 433$tấn