Khí thiên nhiên được sử dụng làm nhiên liệu để thắp sáng, đun nấu, chạy máy phát điện,… Một loại khí thiên nhiên X (đã qua xử lí để loại bỏ một số khí vô cơ như nitrogen, carbon dioxide, hydrogen sulfide, hydrogen,…) có thành phần phần trăm về thể tích các khí như sau: 90% methane, 5% ethane, 4% propane và 1% butane. Giả thiết, khi đốt cháy hoàn toàn X ở điều kiện chuẩn chỉ xảy ra các phản ứng hoá học sau:
(1) CH4(g) + 2O2(g) (t°) → CO2(g) + 2H2O(l)
(2) 2C2H6(g) + 7O2(g) (t°) → 4CO2(g) + 6H2O(l)
(3) C3H8(g) + 5O2(g) (t°) → 3CO2(g) + 4H2O(l)
(4) 2C4H10(g) + 13O2(g) (t°) → 8CO2(g) + 10H2O(l)
Một nhà máy nhiệt điện có công suất 2400 kW (không đổi trong quá trình hoạt động), sử dụng khí thiên nhiên X làm nhiên liệu. Sau z ngày thì nhà máy nhiệt điện trên tiêu thụ hết (đốt cháy hoàn toàn) 364,8 tấn khí thiên nhiên X ở điều kiện chuẩn. Xác định giá trị của z. (Không làm tròn kết quả các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng đơn vị).
Cho biết: Có 25% nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn khí thiên nhiên X chuyển hóa thành điện năng và 1 kW = 1 kJ/s; nhiệt tạo thành chuẩn (kJ/mol) của các chất được cho trong bảng sau:
Chất CH4(g) C2H6(g) C3H8(g) C4H10(g) CO2(g) H2O(l) O2(g)
-74,9 -84,7 -105,0 -126,1 -393,5 -285,8 0,0
Câu trả lời tốt nhất
(1) = -393,5 – 285,8.2 – (-74,9) = -890,2 kJ
(2) = -393,5.4 – 285,8.6 – (-84,7).2 = -3119,4 kJ
(3) = -393,5.3 – 285,8.4 – (-105) = -2218,7 kJ
(4) = -393,5.8 – 285,8.10 – (-126,1).2 = -5753,8 kJ
364,8 tấn khí thiên nhiên X chứa CH4 (0,9x), C2H6 (0,05x), C3H8 (0,04x) và C4H10 (0,01x)
mX = 16.0,9x + 30.0,05x + 44.0,04x + 58.0,01x = 364,8.10^6
—> x = 2.10^7
Năng lượng điện mỗi ngày = 2400.24.3600 = 2,0736.10^8 kJ
Bảo toàn năng lượng:
25%(890,2.0,9x + 3119,4.0,05x/2 + 2218,7.0,04x + 5753,8.0,01x/2) = z.2,0736.10^8
—> z = 24 ngày
