Lời giải Câu 4.16 Bài 4. Ammonia và một số hợp chất ammonium (trang 18, 19, 20, 21) – SBT Hóa 11 Chân trời sáng tạo. Tham khảo: Trong cùng một điều kiện, tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ mol.
Câu hỏi/Đề bài:
Hiện nay người ta sản xuất ammonia bằng cách chuyển hoá có xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí methane (thành phần chính của khí thiên nhiên).
Để sản xuất khí ammonia, nếu lấy 841,7 m3 không khí (chứa 21,03% O2; 78,02% N2, còn lại là khí hiếm theo thể tích), thì cần phải lấy bao nhiêu m3 khí methane và bao nhiêu m3 hơi nước để có đủ lượng N2 và H2 theo tỉ lệ 1 : 3 về thể tích dùng cho phản ứng tổng hợp ammonia. Giả thiết các phản ứng (1), (2) đều xảy ra hoàn toàn và các thể tích khí đo ở cùng điều kiện.
Hướng dẫn:
Trong cùng một điều kiện, tỉ lệ thể tích bằng tỉ lệ mol.
Lời giải:
\[{{\rm{V}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = 841,7 \times \frac{{21,03}}{{100}} = 177{\rm{ (}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}{\rm{)}}\]
\[{{\rm{V}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}} = 841,7 \times \frac{{78,02}}{{100}} = 656,7{\rm{ (}}{{\rm{m}}^{\rm{3}}}{\rm{)}}\]
Theo phương trình hóa học (2): \[{{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}(2)}} = \frac{1}{2} \times {{\rm{V}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = \frac{1}{2} \times 177 = 88,5{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\];\[{{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O (2)}}}} = {{\rm{V}}_{{{\rm{O}}_{\rm{2}}}}} = 177{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\]
Theo phương trình hóa học (3): \[{{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = 3 \times {{\rm{V}}_{{{\rm{N}}_{\rm{2}}}}} = 3 \times 656,7 = 1970{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\]
Theo phương trình hóa học (1):
\[\begin{array}{l}{{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}(1)}} = \frac{1}{4} \times {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = \frac{1}{4} \times 1970 = 492,5{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\\{{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O (1)}}}} = \frac{1}{2} \times {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}}} = \frac{1}{2} \times 1970 = 985{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\end{array}\]
\[\begin{array}{l} \Rightarrow {{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}}} = {{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}(1)}} + {{\rm{V}}_{{\rm{C}}{{\rm{H}}_4}(2)}} = 492,5 + 88,5 = 581{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\\ \Rightarrow {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}}} = {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O (1)}}}} – {{\rm{V}}_{{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O (2)}}}} = 985 – 177 = 808{\rm{ }}({{\rm{m}}^{\rm{3}}})\end{array}\]