Giải bài 8 trang 48 - SGK môn Hóa học lớp 11 nâng cao

Người ta có ta có thể sản xuất ammoniac để điều chế urê bằng cách chuyển hóa hữu cơ xúc tác một hỗn hợp gồm không khí, hơi nước và khí metan (thành phần chính của khí thiên nhiên).
Phản ứng điều chế \(H_2\) và \(CO_2\)\(CH_4+2H_2O→CO_2+4H_2 (1)\)
Phản ứng thu \(N_2\) (từ không khí) và \(CO_2\)\(CH_4+2O_2→CO_2+2H_2O (2)\)
Phản ứng tổng hợp \(NH_3\)\({{N}_{2}}+3{{H}_{2}}\rightleftharpoons 2N{{H}_{3}}(3)\)
Để sản xuất khí aminiac, nếu lấy 841,7m3 không khí (chứa 21,03% \(O_2\), 78,02% \(N_2\), còn lại là khí hiếm), thì cần phải lấy bao nhiêu \(m^3\) khí metan và bao nhiêu \(m^3\) hơi nước để đủ năng lượng \(N_2\) và \(H_2\) theo tỉ lệ 1: 3 về thể tích dùng cho phản ứng tổng hợp ammoniac. Giả thiết các phản ứng (1) và (2) đều xảy ra hoàn toàn và thể tích khí thu được đo ở điều kiện tiêu chuẩn
Lời giải:

\({{V}_{KK}}=841,7{{m}^{3}}\Rightarrow {{V}_{{{N}_{2}}}}\approx 656,7{{m}^{3}};\,{{V}_{{{O}_{2}}}}\approx 177{{m}^{3}}\)

Tỉ lệ \({{N}_{2}}:{{H}_{2}}=1:3\Rightarrow {{V}_{{{H}_{2}}}}\approx 1970{{m}^{3}}\)

\( \begin{align} & C{{H}_{4}}+2{{H}_{2}}O\to C{{O}_{2}}+4{{H}_{2}}\,\,\,\,\,\,\, \\ & 1{{m}^{3}}\,\,\,\,\,\,\,\,2{{m}^{3}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,4{{m}^{3}} \\ & x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,y\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,1970{{m}^{3}} \\ & \Rightarrow {{V}_{{{H}_{2}}O}}=y=985{{m}^{3}} \\ & x=492,5{{m}^{3}} \\ & \\ \end{align}\)

\(\begin{align} & C{{H}_{4}}+2{{O}_{2}}\to C{{O}_{2}}+{{H}_{2}}O \\ & 1{{m}^{3}}\,\,\,\,\,\,\,\,\,2{{m}^{3}} \\ & z\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,177{{m}^{3}} \\ & \Rightarrow z=88,5{{m}^{3}} \\ & \Rightarrow {{V}_{C{{H}_{4}}}}=x+z=581{{m}^{3}} \\ \end{align}\)

 

Ghi nhớ:

Tỉ lệ thể tích của nitơ và hiđro trong phản ứng điều chế amoniac là 1:3