Sản phẩm của quá trình nung vôi có nhiều ứng dụng trong thực tế, CaO sinh ra

Câu hỏi số 941042:

Vận dụng

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:

$CaC{{O}_{3}}(s)\xrightarrow{{{t}^{o}}}CaO(s)+C{{O}_{2}}(g)$(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):

$C{{H}_{4}}(g)+2{{O}_{2}}(g)\xrightarrow{{{t}^{o}}}C{{O}_{2}}(g)+2{{H}_{2}}O(g)$ (2)

${{C}_{2}}{{H}_{6}}(g)+3,5{{O}_{2}}(g)\xrightarrow{{{t}^{o}}}2C{{O}_{2}}(g)+3{{H}_{2}}O(g)$ (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 ($\Delta_{f}H_{298}^{o}$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).

Trả lời:

Đáp án đúng là:

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:941042

Phương pháp giải

Biến thiên enthalpy của các phản ứng hóa học

$\Delta_{r}H_{298}^{o}(1) = \Delta_{f}H_{298}^{o}(sp) - \Delta_{f}H_{298}^{o}(cd)$

Trong khí thiên nhiên có 96% methane, 4% ethane $\left. \Rightarrow n_{CH_{4}} \right.$= 0,96x (mol); $n_{C_{2}H_{6}}$= 0,04x (mol)

Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy khí thiên nhiên là: Q_tỏa = $n_{CH_{4}}$.$\left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(2)} \right|$+ $n_{C_{2}H_{6}}$.$\left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(3)} \right|$

Lượng nhiệt cần để sản xuất 560 tấn vôi sống: Q_thu = $n_{CaO}.\left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(1)} \right|$

92% tổng lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2), (3) được cung cấp cho phản ứng (1) nên ta có: Q_thu= 92%.Q_tỏa

$\Rightarrow$m_{khí thiên nhiên}= $m_{CH_{4}} + m_{C_{2}H_{6}}$

Giải chi tiết

Biến thiên enthalpy của các phản ứng hóa học là:

$\Delta_{r}H_{298}^{o}(1) = \Delta_{f}H_{298}^{o}(CaO(s)) + \Delta_{f}H_{298}^{o}(CO_{2}(g)) - \Delta_{f}H_{298}^{o}(CaCO_{3}(s))$

= -634,9 + (-393,5) – (-1207,6) = 179,2 (kJ/mol)

$\Delta_{r}H_{298}^{o}(2) = 4E_{b}(C - H) + 2E_{b}(O = O) - 2E_{b}(C = O) - 4E_{b}(O - H)$

= 4.414 + 2.498 – 2.799 – 4.464 = -802 (kJ/mol)

$\Delta_{r}H_{298}^{o}(3) = E{}_{b}(C - C) + 6E_{b}(C - H) + 3,5E_{b}(O = O) - 4E_{b}(C = O) - 6E_{b}(O - H)$

= 347 + 6.414 + 3,5.498 – 4.799 – 6.464 = -1406 (kJ/mol)

Trong khí thiên nhiên có 96% methane, 4% ethane $\left. \Rightarrow n_{CH_{4}} \right.$= 0,96x (mol); $n_{C_{2}H_{6}}$= 0,04x (mol)

Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy khí thiên nhiên là:

Q_tỏa = $n_{CH_{4}}$.$\left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(2)} \right|$+ $n_{C_{2}H_{6}}$.$\left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(3)} \right|$= 0,96x.802 + 0,04x.1406 = 826,16x (kJ)

Lượng nhiệt cần để sản xuất 560 tấn vôi sống: Q_thu = $n_{CaO}.\left| {\Delta_{r}H_{298}^{o}(1)} \right| = \dfrac{560.10^{6}}{56}.179,2$ = 1,792.10⁹ (kJ)

92% tổng lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2), (3) được cung cấp cho phản ứng (1) nên ta có:

Q_thu= 92%.Q_tỏa ⟹1,792.10⁹ = 92%.826,16x ⟹ x = 2,358.10⁶(mol)

⟹ m_{khí thiên nhiên}= $m_{CH_{4}} + m_{C_{2}H_{6}}$= 0,96x.16 + 0,04x.30 = 39,043.106 (g) = 39,043 (tấn)

Đáp án cần điền là: 39

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.