Rau quả nếu bảo quản trong điều kiện khí quyển bình thường (21% O; 0,03% CO còn lại là N và một số khí hiếm) thì sẽ chín nấu sau vài ngày. Tuy nhiên nếu được bảo quản trong điều kiện % thể tích oxygen giảm xuống dưới 21% và % thể tích CO tăng lên ở nhiệt độ thích hợp thì thời hạn tăng lên đáng kể. Trong một kho bảo quản trái cây có diện tích 200 m² và có chiều cao 4 m, người ta giảm bớt oxygen và tăng carbon dioxide bằng cách chuyển không khí sang khu vực có chứa methane, sau đó khí methane tác dụng với khí oxygen theo phản ứng:
CH(g) + 2O(g) → CO(g) + 2HO(l) (1)
Sau phản ứng, methane được đốt cháy hết và dẫn khí trở lại kho bảo quản, kết quả % O giảm xuống và % CO tăng lên. Để % thể tích khí oxygen trong kho bảo quản là 5% thì khối lượng methane sử dụng để thực hiện phản ứng (1) là m kg. Biết rằng nhiệt độ và áp suất trong kho bảo quản trước và khi thực hiện quá trình giảm oxygen là 10°C và 1 bar. Mối liên hệ giữa số mol khí với các thông số nhiệt độ T (K), áp suất P (atm), thể tích V (m³) theo biểu thức sau:
Xác định giá trị của m. (Không làm tròn các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).
Rau quả nếu bảo quản trong điều kiện khí quyển bình thường (21% O; 0,03% CO còn lại là N và một số khí hiếm) thì sẽ chín nấu sau vài ngày. Tuy nhiên nếu được bảo quản trong điều kiện % thể tích oxygen giảm xuống dưới 21% và % thể tích CO tăng lên ở nhiệt độ thích hợp thì thời hạn tăng lên đáng kể. Trong một kho bảo quản trái cây có diện tích 200 m² và có chiều cao 4 m, người ta giảm bớt oxygen và tăng carbon dioxide bằng cách chuyển không khí sang khu vực có chứa methane, sau đó khí methane tác dụng với khí oxygen theo phản ứng:
CH(g) + 2O(g) → CO(g) + 2HO(l) (1)
Sau phản ứng, methane được đốt cháy hết và dẫn khí trở lại kho bảo quản, kết quả % O giảm xuống và % CO tăng lên. Để % thể tích khí oxygen trong kho bảo quản là 5% thì khối lượng methane sử dụng để thực hiện phản ứng (1) là m kg. Biết rằng nhiệt độ và áp suất trong kho bảo quản trước và khi thực hiện quá trình giảm oxygen là 10°C và 1 bar. Mối liên hệ giữa số mol khí với các thông số nhiệt độ T (K), áp suất P (atm), thể tích V (m³) theo biểu thức sau:
Xác định giá trị của m. (Không làm tròn các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).
CH(g) + 2O(g) → CO(g) + 2HO(l) (1)
Sau phản ứng, methane được đốt cháy hết và dẫn khí trở lại kho bảo quản, kết quả % O giảm xuống và % CO tăng lên. Để % thể tích khí oxygen trong kho bảo quản là 5% thì khối lượng methane sử dụng để thực hiện phản ứng (1) là m kg. Biết rằng nhiệt độ và áp suất trong kho bảo quản trước và khi thực hiện quá trình giảm oxygen là 10°C và 1 bar. Mối liên hệ giữa số mol khí với các thông số nhiệt độ T (K), áp suất P (atm), thể tích V (m³) theo biểu thức sau:
Xác định giá trị của m. (Không làm tròn các phép tính trung gian, chỉ làm tròn kết quả cuối cùng đến hàng phần mười).
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
Thể tích kho là V = 200 × 4 = 800 m³.
Nhiệt độ T = 10 + 273 = 283 K.
Số mol khí ban đầu trong kho là .
Ban đầu oxygen chiếm 21% nên số mol O₂ ban đầu là .
Gọi x là số mol CH₄ đã đốt. Theo phản ứng CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l):
x mol CH₄ tiêu thụ 2x mol O₂ và tạo x mol CO₂. Vì H₂O là chất lỏng nên tổng số mol khí giảm x mol.
Số mol O₂ sau phản ứng là .
Tổng số mol khí sau phản ứng là .
Yêu cầu % thể tích O₂ sau phản ứng là 5%, tức là .
Giải phương trình: .
Suy ra , nên .
Thay n = 34001,14 mol: .
Khối lượng CH₄ cần đốt là .
Làm tròn đến hàng phần mười: m = 44,6 kg.
Nhiệt độ T = 10 + 273 = 283 K.
Số mol khí ban đầu trong kho là .
Ban đầu oxygen chiếm 21% nên số mol O₂ ban đầu là .
Gọi x là số mol CH₄ đã đốt. Theo phản ứng CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O(l):
x mol CH₄ tiêu thụ 2x mol O₂ và tạo x mol CO₂. Vì H₂O là chất lỏng nên tổng số mol khí giảm x mol.
Số mol O₂ sau phản ứng là .
Tổng số mol khí sau phản ứng là .
Yêu cầu % thể tích O₂ sau phản ứng là 5%, tức là .
Giải phương trình: .
Suy ra , nên .
Thay n = 34001,14 mol: .
Khối lượng CH₄ cần đốt là .
Làm tròn đến hàng phần mười: m = 44,6 kg.