Đề bài

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:

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):

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 \({{\rm{H}}_2}(\;{\rm{g}})\) 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 của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:

Chất	\(C{H_4}(g)\)	\(C{O_2}(g)\)	\(CO(g)\)	\({H_2}O(g)\)
\({\Delta _f}H_{298}^0\,\)(kJ mol-1	-74,6	-393,5	110,5	-241,8

• A. 1,03
• B. 2,06
• C. 0,75
• D. 1

Phương pháp giải

Dựa vào phản ứng đốt cháy alkane.

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Ta tính:  \(\left\{ \begin{array}{l}{\Delta _r}{\rm{H}}_{298\,\,\,(1)}^o = 205,9{\rm{ }}kJ/mol\\{\Delta _r}{\rm{H}}_{298\,\,(2)}^o =  - 802,5{\rm{ }}kJ/mol\end{array} \right.\)

Để đơn giản hóa khi tính toán ta coi 0,3 tấn H₂ là 0,3 gam H₂ hay 0,15 mol cho số liệu nhỏ.

Phản ứng (1) ta có:

Cứ 1 mol CH₄ cháy cần 205,9 kJ.

Vậy 0,05 mol CH₄ thì cần 0,05.205,9 = 10,295 kJ

Phản ứng (2)

Nhiệt do phản ứng (2) cung cấp cho phản ứng (1) là: \( = 802,5.\frac{{90}}{{100}} = 722,25{\rm{ }}kJ\) khi đốt cháy 1 mol CH₄.

Vậy để cấp 10,295 kJ thì cần \(\frac{{10,295}}{{722,25}}\) mol CH₄.

Vậy khối lượng CH₄ là: \(\left( {0,05{\rm{ }} + {\rm{ }}\frac{{10,295}}{{722,25}}} \right).16 = {\rm{ }}1,028\)tấn = 1,03 tấn

 

Đáp án : A