Xăng (Gasoline), khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG – Liquefied Petroleum Gas) là các nhiên liệu được sử dụng phổ biến trong thực tế. Thành phần hóa học chính của xăng và LPG là các hydrocarbon. Cho phương trình nhiệt hóa học của phản ứng đốt cháy một số hydrocarbon (propane, butane và octane) như sau:
(1) C3H8 (l) + 5O2 (g) → 3CO2 (g) + 4H2O (l) = -2024 kJ
(2) C4H10 (l) + 6,5O2 (g) → 4CO2 (g) + 5H2O (l) = -2668 kJ
(3) C8H18 (l) + 12,5O2 (g) → 8CO2 (g) + 9H2O (l) = -5016 kJ
1. Tính enthalpy tạo thành chuẩn của các chất: C3H8 (l), C4H10 (l) và C8H18 (l) Cho enthalpy tạo thành chuẩn của CO2 (g) và H2O (l) lần lượt là -393,5 kJ.mol-1 và -285,8 kJ.mol-1
2. Giả sử rằng: Xăng chỉ chứa octane (C8H18); LPG chỉ gồm propane (C3H8) và butane (C4H10) với số mol bằng nhau; khối lượng riêng của octane, propane, butane lần lượt là 0,70 kg/L, 0,50 kg/L, 0,57 kg/L. Cho: H = 1; C = 12 và xét ở điều kiện chuẩn:
a) Tính năng suất tỏa nhiệt (nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu) của xăng và LPG.
b) Một chiếc xe có mức tiêu thụ xăng là 13,0 lit/100 km. Nếu có thể sử dụng LPG làm nhiên liệu thay thế cho ô tô này, hãy tính quãng đường ô tô đi được với 1 lít LPG. Coi hiệu suất động cơ của ô tô là như nhau đối với cả xăng và LPG.
Câu trả lời tốt nhất
1.
(1) = -393,5.3 – 285,8.4 –
(C3H8) = – 2024 kJ
—> (C3H8) = -299,7 kJ
(2) = -393,5.4 – 285,8.5 –
(C4H10) = – 2668 kJ
—> (C4H10) = -335 kJ
(3) = -393,5.8 – 285,8.9 –
(C8H18) = – 5016 kJ
—> (C8H18) = -704,2 kJ
2.a.
Trong 1 kg xăng: nC8H18 = 1000/114 = 8,7719 mol
Năng suất tỏa nhiệt của xăng = 8,7719.5016 ≈ 44000 kJ/kg
Trong 1 kg LPG: nC3H8 = nC4H10 = 1000/(44 + 58) = 9,8039 mol
Năng suất tỏa nhiệt của LPG = 9,8039(2024 + 2668) ≈ 46000 kJ/kg
2.b.
Khối lượng của 13 lít xăng = 13.0,7 = 9,1 kg
Năng lượng xăng đã cung cấp = 9,1.44000 = 400400 kJ
Ô tô sử dụng năng lượng trên để đi được 100 km, vậy mỗi km ô tô này tiêu tốn 400400/100 = 4004 kJ.
1 lít LPG chứa nC3H8 = nC4H10 = x
—> 44x/500 + 58x/570 = 1 —> x = 5,27
Năng lượng mà 1 lít LPG cung cấp = x(2024 + 2558) = 24147 kJ
Với 1 lít LPG thì xe đi được 24147/4004 ≈ 6 km