Carbon dioxide (CO₂) là thành phần chính trong khí thải nhà máy nhiệt điện (than, khí,…), nó là một khí thải gây hiệu ứng nhà kính và gây ra sự biến đổi khí hậu toàn cầu. Để giảm tác động của nó tới môi trường, người ta hấp thụ và tách CO₂ từ khí thải nhiệt điện, sau đó lưu trữ hoặc sử dụng CO₂ cho các mục đích khác nhau như tái chế hoặc sản xuất các sản phẩm hóa học (urea, soda,…).
Một nhà máy nhiệt điện khí có sản lượng điện 3,10⁶ kWh/ngày (1 kWh = 3600 kJ) đã sử dụng khí thiên nhiên làm nhiên liệu (chứa 90% CH₄, 10% C₂H₆ về thể tích) làm nhiên liệu. Các nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn (biết 58% nhiệt lượng tỏa ra của quá trình đốt cháy được chuyển hóa thành điện năng). Toàn bộ lượng khí CO₂ mà nhà máy này thải ra trong 1 ngày được sử dụng để tổng hợp được m tấn urea chứa 98% (NH₂)₂CO, với hiệu suất là 90% (làm tròn đến hàng đơn vị). Biết CH₄, C₂H₆ cháy theo các phương trình:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
C2H6(g) + 3,5O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g)
Các giá trị nhiệt tạo thành của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:
Chất……………… CH₄(g)… C₂H₆(g)… CO₂(g)… H₂O(g)
(kJ/mol).. –74,6….. –84,7….. –393,5….. –241,8
Tính giá trị của m.
Câu trả lời tốt nhất
(đốt CH4) = -393,5 – 241,8.2 – (-74,6) = -802,5 kJ
(đốt C2H6) = -393,5.2 – 241,8.3 – (-84,7) = -1427,7 kJ
Nhiên liệu chứa CH4 (9x mol), C2H6 (x mol)
—> 58%(802,5.9x + 1427,7.x) = 3600.3.10⁶
—> x = 2152631,113 mol
nCO2 = 9x + 2x = 23678942,24 mol
Sơ đồ: CO2 —> (NH2)2CO
—> m phân = 23678942,24.90%.60/98% = 1304758042 gam ≈ 1305 tấn