Khí metan thường được sử dụng làm khí đốt để cung cấp nhiệt cho mục đích dân dụng và một số mục đích công nghiệp. Trong thực tế, khí metan thường có lẫn một ít khí N2 (hỗn hợp X). Khi đốt cháy X bằng oxi không khí thì nhiệt độ của ngọn lửa đạt 1620K. Biết rằng: khi cháy 1 mol metan tỏa ra 560,5 kJ; metan và không khí có nhiệt độ ban đầu đều là 298K; không khí được lấy để lượng oxi phản ứng vừa đủ với metan. Nhiệt độ để nâng 1K với 1 mol của các chất CO2, H2O và N2 lần lượt là 37,11 J; 33,58 J; 29,13 J. Trong không khí, xem O2 và N2 chiếm lần lượt 20% và 80% thể tích. Có 20% lượng nhiệt bị thoát ra ngoài môi trường. Phần trăm thể tích của N2 trong X gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 5%
B. 10%
C. 4%
D. 6%
Câu trả lời tốt nhất
CH4 + 2O2 —> CO2 + 2H2O
nCH4 = 1; nO2 = 2; nCO2 = 1; nH2O = 2; nN2 = x
—> 80%.560,5.10³ = (37,11 + 2.33,58 + 29,13x).(1620 – 298)
—> x = 8,0643
nN2 trong không khí = 4nO2 = 8
—> nN2 lẫn trong metan = x – 8 = 0,0643
—> %VN2 = 0,0643/(1 + 0,0643) = 6,04%