1. Đưa bình đựng hỗn hợp khí methane và chlorine màu vàng nhạt ra

Câu hỏi số 814962:

Vận dụng

1. Đưa bình đựng hỗn hợp khí methane và chlorine màu vàng nhạt ra ánh sáng. Sau một thời gian, cho nước vào bình lắc nhẹ rồi thêm vào một mẩu giấy quỳ tím. Nêu hai hiện tượng quan sát được và viết phương trình hoá học của phản ứng đã xảy ra.

2. Methane là nguyên liệu đề điều chế hydrogen theo sơ đồ: Methane + nước $\xrightarrow{{{t^o},xt}}$ carbon dioxygende + hydrogen

Hãy lập phương trình hóa học và cho biết cần bao nhiêu tấn methane để thu được 2000 cm³ khí hydrogen ở điều kiện tiêu chuẩn nếu hiệu suất của phản ứng đạt 60%.

3. Trong công nghiệp, phương pháp điều chế hydrogen từ methane có một ưu điểm lớn là gì? Nêu hai nguyên nhân để giải thích tại sao phương pháp này không được dùng trong phòng thí nghiệm. Viết một phương trình phản ứng điều chế hydrogen sử dụng trong phòng thí nghiệm.

4. Cả methane và hydrogen khi cháy đều tỏa nhiệt mạnh: $1~\text{mol}$ methane tạo ra $804~\text{kJ}$ và $1~\text{mol}$ hydrogen tạo ra $242~\text{kJ}$. Hệ số trữ nhiệt của nhiên liệu là lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam nhiên liệu đó. Bằng tính toán, hãy cho biết methane hay hydrogen có hệ số trữ nhiệt lớn hơn?

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:814962

Phương pháp giải

1. Phản ứng thế của methane.

2. ${\text{C}}{{\text{H}}_4} + 2{{\text{H}}_2}{\text{O}}\xrightarrow{{{t^o},xt}}{\text{C}}{{\text{O}}_2} + 4{{\text{H}}_2}$

Cách 1: Tính theo phương trình phản ứng (Dùng đường chéo)

Cách 2: Xác định khối lượng CH₄ thực tế theo H₂

3. Ứng dụng, phương pháp điều chế hydrogen.

- Hệ số trữ nhiệt của methane: $\dfrac{1}{M_{methane}}.Q$

- Hệ số trữ nhiệt của hydrogen: $\dfrac{1}{M_{H_{2}}}.Q$

⟹ So sánh hệ số lưu trữ nhiệt

Giải chi tiết

* Hiện tượng:

- Khí sẽ bị nhạt màu hoặc mất màu vàng nhạt.

- Giấy quỳ tím sẽ hóa đỏ.

* Phương trình hoá học:

${\text{C}}{{\text{H}}_4} + {\text{C}}{{\text{l}}_2}\xrightarrow{{as}}{\text{C}}{{\text{H}}_3}{\text{Cl}} + {\text{HCl}}$

$C{H_4} + 2C{l_2}\xrightarrow{{as}}C{H_2}C{l_2} + 2HCl$

$C{H_4} + 3C{l_2}\xrightarrow{{as}}C{H_2}C{l_2} + 3HCl$

$C{H_4} + 2{H_2}O\xrightarrow{{{t^o},xt}}C{O_2} + 4{H_2}$

$\begin{array}{l} \left. \text{n}_{\text{H}_{2}} = \dfrac{2000}{22,4}\text{(kmol})\Rightarrow\text{n}_{\text{CH}_{4}tt} = \dfrac{1}{4}.n_{H_{2}tt}\dfrac{2000}{22,4.4}\text{(kmol)}\Rightarrow m_{\text{CH}_{4}tt} = \dfrac{2000.16}{22,4.4}\text{(kg)} \right. \\ \left. \Rightarrow m_{\text{CH}_{4}(lt)} = m_{\text{CH}_{4}tt}\dfrac{.100\%}{H\%} = \dfrac{2000.16}{22,4.4}.\dfrac{100\%}{60\%} = 595,238~(\text{kg)} = 0,595238 \right. \end{array}$

Ưu điểm: Có lợi về mặt kinh tế do các nguyên liệu ban đầu rẻ tiền.

Nguyên nhân: Không thuận lợi do điều kiện phản ứng phức tạp (cần có nhiệt, xúc tác) Sản phẩm sinh ra không tinh khiết (hiệu suất thấp).

- Điều chế hydrogen trong phòng thì nghiệm: Thường sử dụng các kim loại trước hydrogen trong dãy hoạt động hoá học như Al, Zn, Fe,.... để tác dụng với HCl hoặc H₂SO₄ loãng

- Phương trình hoá học của phản ứng: $Zn + {H_2}S{O_4}\xrightarrow{{}}ZnS{O_4} + {H_2}$⭡

- Hệ số trữ nhiệt của methane: $\dfrac{1}{16}.804 = 50,25\mspace{6mu}(~\text{kJ}/\text{gam)}$

- Hệ số trữ nhiệt của hydrogen: $\dfrac{1}{2}.242 = 121~(\text{kJ}/\text{gam)}$

⟹ Hệ số trữ nhiệt của hydrogen lớn hơn methane

PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link