Nhằm giảm tác động của biến đổi khí hậu, tăng cường sử dụng nguồn nhiên liệu tái tạo, hiện nay xăng sinh học E5 đã được sử dụng rộng rãi trên toàn quốc. Trong xăng sinh học E5, ethyl alcohol (hay ethanol) chiếm 5% thể tích hỗn hợp, phần còn lại là xăng truyền thống.
a) Tính thể tích mL C2H5OH và xăng truyền thống có trong 1 lít xăng E5.
b) Thực vật hấp thụ CO2 từ khí quyển và chuyển hóa thành glucose (phản ứng 1), ethanol sinh ra trong quá trình lên men glucose (phản ứng 2). Viết phương trình hoá học các phản ứng (1) và (2). Giải thích vì sao việc sử dụng xăng sinh học E5 làm giảm lượng carbon dioxide.
c) Đốt cháy một mol ethanol giải phóng 1367 kJ nhiệt lượng; đốt cháy một mol xăng truyền thống (quy đổi về C8H18) giải phóng 5450 kJ nhiệt lượng. Khối lượng riêng của ethanol nguyên chất là 0,8 g/mL, của xăng truyền thống (hay C8H18) là 0,7 g/mL. Tính nhiệt lượng giải phóng khi đốt cháy 1 lít xăng E5.
d) Cho sơ đồ điều chế: (C6H10O5)n → nC6H12O6 → 2nC2H5OH
Biết hiệu suất của mỗi quá trình là 80%, gỗ chứa 55% cellulose. Tính khối lượng gỗ cần để điều chế 100 m³ ethanol.
Câu trả lời tốt nhất
(a)
VC2H5OH = 1000.5% = 50 mL
V xăng truyền thống = 1000 – 50 = 950 mL
(b)
6CO2 + 6H2O —> C6H12O6 + 6O2 (quang hợp)
C6H12O6 —> 2C2H5OH + 2CO2 (lên men)
Sử dụng xăng sinh học E5 làm giảm lượng carbon dioxide phát thải vì lược CO2 do C2H5OH cháy tạo ra có nguồn gốc từ khí quyển, do cây xanh chuyển hóa. Đây là CO2 quay vòng, không phải CO2 mới, trái ngược với năng lượng hóa thạch sẽ phát thải CO2 mới từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Các lý do khác bao gồm việc C2H5OH dễ cháy và cháy hoàn toàn hơn, C2H5OH có tỉ lệ CO2/nhiệt lượng thấp hơn.
(c)
nC2H5OH = 50.0,8/46 = 20/23 mol
nC8H18 = 950.0,7/114 = 35/6 mol
Q = 1376.20/23 + 5450.35/6 = 32988,2 kJ
(d) d = 0,8 g/mL = 0,8 tấn/m³
mC2H5OH = 100.0,8 = 80 tấn
m gỗ = 80.162/(2.46.80%.80%.55%) = 400,2 tấn