Trong công nghiệp, lượng lớn soda được sản xuất theo phương pháp Solvay theo sơ đồ sau:
[Hình cần kiểm tra lại: p17_f2]
Sơ đồ quá trình Solvay sản xuất NaHCO_3 và Na_2CO_3
Muối NaHCO_3 được tạo thành từ “tháp carbonate hoá” được làm lạnh, lọc rồi đem phân hủy một phần tạo thành soda theo phương trình hóa học (1) như sau:
(1) 2NaHCO_3(s) Na_2CO_3(s) + CO_2(g) + H_2O(g)
Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than cốc theo phương trình hóa học (2):
(2) C(s) + O_2(g) CO_2(g)
Biết phản ứng (2) đã đốt cháy hoàn toàn 12 tấn than cốc và có 22% nhiệt lượng tỏa ra được cung cấp cho phản ứng (1). Từ các quá trình trên thu được loại soda có độ tinh khiết 98,56% theo khối lượng. Tính khối lượng soda sản xuất được (theo đơn vị tấn, làm tròn phép tính cuối cùng đến hàng đơn vị).
Cho biết hiệu suất hấp thụ nhiệt của phản ứng (1) là 100% và các giá trị nhiệt tạo thành chuẩn của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:
Chất H_2O(g) CO_2(g) NaHCO_3(s) Na_2CO_3(s) Nhiệt tạo thành chuẩn (kJ/mol) -241,8 -393,5 -947,7 -1130,8
Trong công nghiệp, lượng lớn soda được sản xuất theo phương pháp Solvay theo sơ đồ sau:
[Hình cần kiểm tra lại: p17_f2]
Sơ đồ quá trình Solvay sản xuất NaHCO_3 và Na_2CO_3
Muối NaHCO_3 được tạo thành từ “tháp carbonate hoá” được làm lạnh, lọc rồi đem phân hủy một phần tạo thành soda theo phương trình hóa học (1) như sau:
(1) 2NaHCO_3(s) Na_2CO_3(s) + CO_2(g) + H_2O(g)
Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than cốc theo phương trình hóa học (2):
(2) C(s) + O_2(g) CO_2(g)
Biết phản ứng (2) đã đốt cháy hoàn toàn 12 tấn than cốc và có 22% nhiệt lượng tỏa ra được cung cấp cho phản ứng (1). Từ các quá trình trên thu được loại soda có độ tinh khiết 98,56% theo khối lượng. Tính khối lượng soda sản xuất được (theo đơn vị tấn, làm tròn phép tính cuối cùng đến hàng đơn vị).
Cho biết hiệu suất hấp thụ nhiệt của phản ứng (1) là 100% và các giá trị nhiệt tạo thành chuẩn của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:
[Hình cần kiểm tra lại: p17_f2]
Sơ đồ quá trình Solvay sản xuất NaHCO_3 và Na_2CO_3
Muối NaHCO_3 được tạo thành từ “tháp carbonate hoá” được làm lạnh, lọc rồi đem phân hủy một phần tạo thành soda theo phương trình hóa học (1) như sau:
(1) 2NaHCO_3(s) Na_2CO_3(s) + CO_2(g) + H_2O(g)
Phản ứng (1) là phản ứng thu nhiệt. Lượng nhiệt này được cung cấp từ quá trình đốt cháy hoàn toàn than cốc theo phương trình hóa học (2):
(2) C(s) + O_2(g) CO_2(g)
Biết phản ứng (2) đã đốt cháy hoàn toàn 12 tấn than cốc và có 22% nhiệt lượng tỏa ra được cung cấp cho phản ứng (1). Từ các quá trình trên thu được loại soda có độ tinh khiết 98,56% theo khối lượng. Tính khối lượng soda sản xuất được (theo đơn vị tấn, làm tròn phép tính cuối cùng đến hàng đơn vị).
Cho biết hiệu suất hấp thụ nhiệt của phản ứng (1) là 100% và các giá trị nhiệt tạo thành chuẩn của các chất ở điều kiện chuẩn được cho trong bảng sau:
| Chất | H_2O(g) | CO_2(g) | NaHCO_3(s) | Na_2CO_3(s) |
|---|---|---|---|---|
| Nhiệt tạo thành chuẩn (kJ/mol) | -241,8 | -393,5 | -947,7 | -1130,8 |
Đáp án chính thức: Tự luận
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Nhiệt phản ứng (1): ΔH° = [ΔH°(Na2CO3) + ΔH°(CO2) + ΔH°(H2O)] − 2ΔH°(NaHCO3) = [−1130,8 + (−393,5) + (−241,8)] − 2(−947,7) = −1766,1 + 1895,4 = +129,3 kJ/mol (thu nhiệt, đúng với đề bài).
Đốt than: n(C) = 12 tấn / 12 g/mol = 1,0·10⁶ mol → nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2): Q = 1,0·10⁶ × 393,5 = 3,935·10⁸ kJ.
Chỉ 22% nhiệt được cung cấp cho phản ứng (1): Q1 = 0,22 × 3,935·10⁸ = 8,657·10⁷ kJ. Hiệu suất hấp thụ 100% nên toàn bộ nhiệt này dùng cho phản ứng (1).
Số mol phản ứng (1) xảy ra: n = 8,657·10⁷ / 129,3 ≈ 6,6953·10⁵ mol → n(Na2CO3) = 6,6953·10⁵ mol.
Khối lượng Na2CO3 tinh khiết: m = 6,6953·10⁵ × 106 g/mol ≈ 7,097·10⁷ g = 70,97 tấn.
Soda có độ tinh khiết 98,56% nên khối lượng soda sản xuất được: m(soda) = 70,97 / 0,9856 ≈ 72,0 tấn.
Vậy khối lượng soda sản xuất được khoảng 72 tấn.
Nhiệt phản ứng (1): ΔH° = [ΔH°(Na2CO3) + ΔH°(CO2) + ΔH°(H2O)] − 2ΔH°(NaHCO3) = [−1130,8 + (−393,5) + (−241,8)] − 2(−947,7) = −1766,1 + 1895,4 = +129,3 kJ/mol (thu nhiệt, đúng với đề bài).
Đốt than: n(C) = 12 tấn / 12 g/mol = 1,0·10⁶ mol → nhiệt tỏa ra từ phản ứng (2): Q = 1,0·10⁶ × 393,5 = 3,935·10⁸ kJ.
Chỉ 22% nhiệt được cung cấp cho phản ứng (1): Q1 = 0,22 × 3,935·10⁸ = 8,657·10⁷ kJ. Hiệu suất hấp thụ 100% nên toàn bộ nhiệt này dùng cho phản ứng (1).
Số mol phản ứng (1) xảy ra: n = 8,657·10⁷ / 129,3 ≈ 6,6953·10⁵ mol → n(Na2CO3) = 6,6953·10⁵ mol.
Khối lượng Na2CO3 tinh khiết: m = 6,6953·10⁵ × 106 g/mol ≈ 7,097·10⁷ g = 70,97 tấn.
Soda có độ tinh khiết 98,56% nên khối lượng soda sản xuất được: m(soda) = 70,97 / 0,9856 ≈ 72,0 tấn.
Vậy khối lượng soda sản xuất được khoảng 72 tấn.