Bài tập về năng lượng hóa học – đốt cháy nhiên liệu lớp 11 (có lời giải)

Nhiệt cháy của methane là biến thiên enthalpy của phản ứng:

CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (l) \[{\Delta _r}H_{298}^o = - 890\,kJ\]

Þ\[{\Delta _r}H_{298}^o = {\Delta _f}H_{298}^o(C{O_2}) + 2{\Delta _f}H_{298}^o({H_2}O) - {\Delta _f}H_{298}^o(C{H_4}) - 2{\Delta _f}H_{298}^o({O_2})\]= -890 kJ

Þ\[{\Delta _f}H_{298}^o(C{H_4})\]= 1.(-393,5) +2 (-285,8) + 890 = - 75,1 (kJ/mol) (\[{\Delta _f}H_{298}^o({O_2})\]= 0)

Nhiệt cháy của propane là biến thiên enthalpy của phản ứng:

C₃H₈ (g) + 5O₂ (g) → 3CO₂ (g) + 4H₂O (l) \[{\Delta _r}H_{298}^o = - 2216\,kJ\]

Þ \[{\Delta _r}H_{298}^o = 3.{\Delta _f}H_{298}^o(C{O_2}) + 4.{\Delta _f}H_{298}^o({H_2}O) - {\Delta _f}H_{298}^o({C_3}{H_8}) - 5{\Delta _f}H_{298}^o({O_2})\]= -2216 kJ

Þ\[{\Delta _f}H_{298}^o({C_3}{H_8})\]= 3.(-393,5) + 4.( -285,8) + 2216 = - 107,7 (kJ/mol).

(a) Đáp án đúng là: C

Để đun sôi 30 kg nước từ nhiệt độ 20^oC, cần cung cấp nhiệt lượng là:

\(\frac{{4200 \times 30 \times (100 - 20)}}{{1000}} = 10080\)kJ.

(b) Đáp án đúng là: B

Số kg gas cần đốt cháy để cung cấp đủ nhiệt lượng trên là:

\(m = \frac{{10080}}{{50400}} \times \frac{{100}}{{80}} = 0,25\)kg.

Đáp án đúng là: C

Xét phản ứng:

C4H10(g) + \[\frac{{13}}{2}\]O2(g)  4CO2(g) + 5H2O(g)

Ta có: \[{\Delta _r}H_{298}^o = \]3.EC-C + 10.EC-H + 6,5.EO=O – 4.2.EC=O – 5.2.EO-H

 = 3.346 + 10.418 + 6,5.495 – 8.799 – 10.467 = - 2626,5 (kJ).

Lại có: \[Q = \frac{{{{12.10}^3}.2626,5}}{{58}} = 964{\rm{ }}163,4{\rm{ }}(kJ)\]

Nhiệt cần đun 1 ấm nước: 2.103.4,2.(100 – 25) = 630 000 (J) = 630 (kJ).

Số ấm nước: \[\frac{{964{\rm{ }}163,4.60\% }}{{630}} = 918\] (ấm nước).

Đáp án đúng là: A

Gọi \[\left\{ \begin{array}{l}{n_{{C_3}{H_8}}} = a\,(mol)\\{n_{{C_4}{H_{10}}}} = b\,(mol)\end{array} \right.\]\( \to 44a + 58b = 12\,\,(1)\)

12 gam X tỏa ra lượng nhiệt là: \[2220.a + 2874.b = 597,6\,kJ\](2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình: \(\left\{ \begin{array}{l}44a + 58b = 12\\2220a + 2874b = 597,6\end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l}a = 0,075\\b = 0,15\end{array} \right.\)\( \Rightarrow a:b = 1:2.\)

Đáp án đúng là: C

Nhiệt lượng cần cung cấp trên lí thuyết để đun nóng 1 L nước hay 1 000 gam nước từ 25 °C lên 100 °C là: Q = 1 000 × (100 - 25) × 4,2 = 315 000 (J) = 315 (kJ).

Khối lượng propane trên lí thuyết cần là: \({m_{{C_3}{H_8}\,LT}} = \frac{{44\, \times \,315}}{{2220}} = 6,24(g)\).

Khối lượng propane thực tế cần lấy: \({m_{{C_3}{H_8}\,TT}} = \frac{{6,24\, \times \,100}}{{75}} = 8,32(g)\).

Đáp án đúng là: B

Trong 1 lít gas ta có 0,4 lít propane (tương đương 0,0161 mol) và 0,6 lít butane (tương đương 0,0242 mol). Vậy lượng nhiệt tỏa ra là:

0,0161 . 2220 + 0,0242 . 2875 = 105,317 kJ.