Ethanol được phối trộn vào xăng truyền thống theo tỉ lệ nhất định để tạo thành xăng sinh

Câu hỏi số 798981:

Vận dụng

Ethanol được phối trộn vào xăng truyền thống theo tỉ lệ nhất định để tạo thành xăng sinh học. Một lít xăng sinh học E10 được tạo ra bằng cách trộn 100 mL ethanol với 900 mL xăng truyền thống (bó qua sự thay đổi thể tích khi trộn). Ethanol thường được sản xuất bằng phương pháp lên men các nguyên liệu chứa nhiều tinh bột hoặc đường. Tinh bột là một sản phẩm thu được trong quá trình quang hợp của cây xanh.

a) Viết phương trình hóa học mô tả quá trình quang hợp tạo thành tinh bột và các phương trình hóa học điều chế ethanol từ tinh bột.

b) Sử dụng giá trị năng lượng liên kết trung bình (E_lk) cho trong bảng bên, tính tỉ số giữa lượng nhiệt tỏa ra (ở điều kiện chuẩn) khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng E10 so với khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng truyền thống.

c) Lượng CO₂ ra do đốt cháy ethanol trong xăng sinh học không bị tính vào tổng lượng phát thải carbon vì coi như được bù trừ bằng việc tái sử dụng CO₂ trong quá trình quang hợp. Vi vậy, sử dụng xăng sinh học là một biện pháp góp phần bảo vệ môi trường. Lượng phát thải carbon khi đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu được tính bằng lượng CO₂ sinh ra. Nếu coi lượng phát thải carbon khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng truyền thống là 100% thì lượng phát thải carbon khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng E10 là bao nhiêu phần trăm?

Cho biết: Khối lượng riêng của ethanol và xăng truyền thống lần lượt 0,789 g.cm^-3 và 0,703 g.cm^-3.

Trong các tính toán trên, coi xăng truyền thống là hỗn hợp các đồng phân octane (C₈H₁₈).

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:798981

Phương pháp giải

a) Phản ứng tổng hợp tinh bột và thủy phân tinh bột lên men rượu trong thực vật.

- Tính biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol C₈H₁₈ (xăng truyền thống) ở điều kiện chuẩn ⇒ Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng truyền thống (Q1).

- Tính biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol C₈H₁₈ (xăng truyền thống) ở điều kiện chuẩn ⇒ Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng E10 (Q2).

So sánh Q2/Q1

c) Dựa vào đoạn thông tin cung cấp trong đề bài.

Giải chi tiết

a) $6nCO_{2} + 5nH_{2}O\overset{as,chlorophyll}{\rightarrow}{(C_{6}H_{10}O_{5})}_{n} + 6nO_{2}$

${(C_{6}H_{10}O_{5})}_{n} + nH_{2}O\overset{H^{+}}{\rightarrow}nC_{6}H_{12}O_{6}$ ( xúc tác H⁺ hoặc enzyme)

$C_{6}H_{12}O_{6}\overset{enzyme}{\rightarrow}2C_{2}H_{5}OH + 2CO_{2}$

b) Ở điều kiện chuẩn, biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol C₈H₁₈ (xăng truyền thống):

$C_{8}H_{18} + 12,5O_{2}\overset{t^{o}}{\rightarrow}8CO_{2} + 9H_{2}O\,\,\,\,\,\,\,\,\,(1)$

$\begin{array}{l} {\Delta_{r}H_{298}^{o}(1) = 7E_{lk}(C - C) + 18E_{lk}(C - H) + 12,5E_{lk}(O = O) - 16E_{lk}(C = O) - 18E_{lk}(O - H)} \\ {\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = 7 \times 347 + 18 \times 413 + 12,5 \times 498 - 16 \times 805 - 18 \times 464 = - 5144\, kJ\, mol^{- 1}} \end{array}$

Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng truyền thống:

$Q1 = n \times \left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(1)} \right| = \dfrac{d \times V}{M} \times \left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(1)} \right| = \dfrac{0,703 \times 1000}{114} \times 5144 = 31721,3\, kJ$

- Ở điều kiện chuẩn, biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy hoàn toàn 1 mol ethanol:

$C_{2}H_{5}OH + 3O_{2}\overset{t^{o}}{\rightarrow}2CO_{2} + 3H_{2}O\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,(2)$

$\begin{array}{l} {\Delta_{r}H_{298}^{o}(2) = E_{lk}(C - C) + 5E_{lk}(C - H) + E_{lk}(C - O) + E_{lk}(O - H) + 3E_{lk}(O = O) - 4E_{lk}(C = O) - 6E_{lk}(O - H)} \\ {\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = 347 + 5 \times 413 + + 358 + 464 + 3 \times 498 - 4 \times 805 - 6 \times 464 = - 1276\, kJ\, mol^{- 1}} \end{array}$

Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng E10:

$Q2 = \dfrac{d_{oc\tan e} \times V_{oc\tan e}}{M_{oc\tan e}} \times \left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(1)} \right| + \dfrac{d_{ethanol} \times V_{ethanol}}{M_{ethanol}} \times \left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(2)} \right| = \dfrac{0,703 \times 900}{114} \times 5144 + \dfrac{0,789 \times 100}{46} \times 1276 = 30737,8\, kJ$

Tính được Q2/Q1 ≈ 0,97

c) Vì lượng CO₂ sinh ra khi đốt cháy ethanol không tính vào lượng phát thải carbon của xăng E10, nên lượng phát thải carbon khi đốt 1.0 lít xăng E10 là lượng CO₂ sinh ra khi đốt 900 mL octane ⇒ Lượng phát thải carbon khi đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng E10 bằng 90% so với đốt cháy hoàn toàn 1 lít xăng truyền thống (octane).

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.