Đề bài

Trong quá trình sản xuất khí gas tổng hợp, người ta sử dụng phản ứng giữa carbon (C) và hơi nước (H₂O) theo phương trình sau:

C(s) + H₂O(g) → CO(g) + H₂(g) (1)

Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt. Để cung cấp nhiệt cho phản ứng (1), người ta đốt cháy khí ethane (C₂H₆) theo phương trình sau:

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

Xét các phản ứng ở điều kiện chuẩn và hiệu suất chuyển hóa của ethane là 100%. Tính khối lượng khí ethane (theo tấn, làm tròn đến hàng phần trăm) cần thiết để sản xuất 0,80 tấn CO(g). Biết 85% lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2) được cung cấp cho phản ứng (1) và các giá trị nhiệt tạo thành (\({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\)) của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:

Chất	C2H6 (g)	CO2(g)	CO(g)	H2O(g)	C(s)
\({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\) (kJ mol⁻¹)	-84,7	-393,5	-110,5	-241,8	0

• A. 1
• B. 0,1
• C. 0,09
• D. 0,8

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất hoá học của alkane.

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Bước 1: Tính ΔH°₂₉₈ của phản ứng (1) và (2)

\({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\)(1) = \({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\)(CO) +\({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\)(H₂) - \({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\) (C) - \({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\)( H₂O)

= -110,5 + 0 - 0 - (-241,8) = 131,3 kJ

\({\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\) (2) = 2\({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\)(CO₂) + 3\({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\) (H₂O) – \({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\) (C₂H₆) – 7/2\({\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{o}}\) (O₂)

= 2 . (-393,5) + 3 . (-241,8) - 1 . (-84,7) – 7/2 . 0 = -1427,7 kJ

Phản ứng (1) ta có:

Khối lượng tấn xem như gam.

n_CO = \(\frac{{0,8}}{{28}}\)= \(\frac{1}{{35}}\)(mol)

 Cứ đốt 1 mol C cần 131,3 kJ.

Vậy \(\frac{1}{{35}}\)mol C thì cần \(\frac{1}{{35}}\).131,3  = \(\frac{{1313}}{{350}}\)kJ

Phản ứng (2)

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

Nhiệt do phản ứng (2) cung cấp cho phản ứng (1) là: \( = 1427,7.\frac{{85}}{{100}} = 1213,545{\rm{ }}kJ\) khi đốt cháy 1 mol C₂H₆

Vậy để cấp \(\frac{{1313}}{{350}}\)kJ thì cần \(\frac{{\frac{{1313}}{{350}}}}{{1213,545}}\) mol C₂H₆

Vậy khối lượng C₂H₆ là: \(\frac{{\frac{{1313}}{{350}}}}{{1213,545}}\).30 = 0,09 tấn

Đáp án : C