Hiện nay, một số phương tiện giao thông sử dụng khí thiên nhiên pha hydrogen (gọi là HCNG) nhằm

Câu hỏi số 958033:

Vận dụng

Hiện nay, một số phương tiện giao thông sử dụng khí thiên nhiên pha hydrogen (gọi là HCNG) nhằm giảm phát thải carbon và tăng tính thân thiện với môi trường. Một hỗn hợp nhiên liệu HCNG10 được tạo thành bằng cách trộn 10% thể tích hydrogen với 90% thể tích methane (ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, bỏ qua sự thay đổi thể tích khi trộn).

Hydrogen có thể được sản xuất bằng điện phân nước sử dụng điện từ các nguồn năng lượng tái tạo. Methane là thành phần chính của khí thiên nhiên và cũng có thể thu được từ quá trình xử lí chất thải hữu cơ trong hầm biogas.

a) Viết phương trình hóa học mô tả:

quá trình điều chế hydrogen từ nước bằng điện phân;

phản ứng cháy hoàn toàn của hydrogen;

phản ứng cháy hoàn toàn của methane.

b) Sử dụng giá trị năng lượng liên kết trung bình $\left( E_{lk} \right)$trong bảng bên dưới, tính tỉ số giữa lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 m³ HCNG10 so với khi đốt cháy hoàn toàn 1 m³ methane tinh khiết.

Liên kết	H–H	C–H	O=O	C=O	O–H
$E_{lk}$, kJ/mol	436	413	498	805	464

c) Lượng phát thải carbon của nhiên liệu được tính bằng lượng $CO_{2}$sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu đó. Biết rằng khi đốt cháy hoàn toàn 1 m³ methane tinh khiết, lượng phát thải carbon được quy ước là 100%. Hỏi khi đốt cháy hoàn toàn 1 m³ HCNG10, lượng phát thải carbon bằng bao nhiêu phần trăm so với methane tinh khiết?

Cho biết: Ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, thể tích các chất khí tỉ lệ với số mol của chúng.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:958033

Phương pháp giải

a) Phản ứng điện phân dung dịch

Phản ứng đốt cháy H₂, CH₄

b) $\Delta_{r}H = {\sum{E_{b}(cd)}} - {\sum{E_{b}(sp)}}$

c) Tính mol CO₂ theo HCNG và CH₄

Giải chi tiết

a) ${{H}_{2}}O\xrightarrow{dpdd}{{H}_{2}}+\dfrac{1}{2}{{O}_{2}}$

${{H}_{2}}+\dfrac{1}{2}{{O}_{2}}\xrightarrow{{}}{{H}_{2}}O$

$C{{H}_{4}}+2{{O}_{2}}\xrightarrow{{}}C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O$

b) ${{H}_{2}}+\dfrac{1}{2}{{O}_{2}}\xrightarrow{{}}{{H}_{2}}O$ (1)

$\Delta_{r}H_{1} = E_{b}(H - H) + \dfrac{1}{2}E_{b}(O = O) - 2E_{b}(H - O) = - 243(kJ)$

$C{{H}_{4}}+2{{O}_{2}}\xrightarrow{{}}C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O$ (2)

$\Delta_{r}H_{1} = 4E_{b}(C - H) + 2E_{b}(O = O) - 2E_{b}(C = O) - 4E_{b}(O - H) = - 818(kJ)$

Xét 1 mol CH₄: Q_{toả 1} = 818 (kJ)

1 mol HCNG: $\left\{ \begin{array}{l} {CH_{4}:0,9} \\ {H_{2}:0,1} \end{array} \right.(mol)$ ⟹ Q_{toả 2} = 760,5 (kJ)

⟹ $\dfrac{Q_{toa\, 1}}{Q_{toa\, 2}} \approx 1,076$

c) Khi đốt cháy 1 mol HCNG: $n_{CO_{2}} = 0,9(mol)$

Đốt cháy 1 mol CH₄: $n_{CO_{2}} = 1,0(mol)$

⟹ $x = \dfrac{0,9}{1,0}.100\% = 90\%$

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.