Câu 28. Sản phẩm của quá trình nung vôi có nhiều ứng dụng trong thực tế, CaO sinh ra được sử dụng trong công n...

Câu 28. Sản phẩm của quá trình nung vôi có nhiều ứng dụng trong thực tế, CaO sinh ra được sử dụng trong công nghiệp luyện kim và làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá học, được dùng để khử chua đất trồng trọt, xử lí nước thải công nghiệp, khử độc môi trường. Còn CO2 được dùng sản xuất CO2 lỏng phục vụ cho nhu cầu công nghiệp và dân sinh. Quá trình nung vôi xảy ra theo phương trình hóa học (1) như sau:

CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g) (1)

Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt mạnh. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn khí thiên nhiên hóa lỏng (chứa 96% methane, 4% ethane về thể tích) theo phương trình hóa học (2) và (3):

CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(g) (2)

C2H6(g) + 3,5O2 (g)  2CO2(g) + 3H2O(g) (3)

Xét các phản ứng ở điều kiện chuẩn và hiệu suất chuyển hóa của CaCO3 là 100%. Khối lượng khí thiên nhiên hóa lỏng là m tấn cần thiết để sản xuất 560 tấn CaO(s) trong giai đoạn trên. Biết 92% tổng lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2), (3) được cung cấp cho phản ứng (1) và các giá trị nhiệt tạo thành () của các chất, năng lượng liên kết trung bình của một số liên kết hóa học ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:

Nhiệt tạo thành chuẩn của các chất:

Năng lượng liên kết trung bình của một số liên kết hóa học ở điều kiện chuẩn:

Giá trị của m (theo tấn) là bao nhiêu (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).

Hướng dẫn giải

Đáp án: 39

(1) CaCO₃ → CaO + CO₂

ΔH₁ = [(-634,9) + (-393,5)] − (-1207,6) = +179,2 kJ/mol

n(CaO) = 560.10⁶ / 56 = 10⁷ mol
⇒ Q₁ = 10⁷ × 179,2 = 1,792.10⁹ kJ

Do hiệu suất nhiệt 92%:
Q cung cấp = 1,792.10⁹ / 0,92 = 1,948.10⁹ kJ

(2) CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

ΔH₂ = [2×O–H×2 + C=O×2] − [4×C–H + 2×O=O] = -802 kJ/mol

(3) C₂H₆ + 3,5O₂ → 2CO₂ + 3H₂O

ΔH₃ ≈ -1428 kJ/mol

Khí: 96% CH₄ ; 4% C₂H₆

⇒ 1 mol hỗn hợp tỏa:
Q = 0,96×802 + 0,04×1428 = 827,04 kJ

Số mol khí cần dùng: n = 1,948.10⁹ / 827,04 = 2,355.10⁶ mol

M tb = 0,96×16 + 0,04×30 = 16,56 g/mol

⇒ m = 2,355.10⁶ × 16,56 ≈ 3,90.10⁷ g = 39,0 tấn