Giải bài 6 trang 179 - SGK môn Hóa học lớp 11 nâng cao
Nhiệt phân 3,36 lít metan ở \(1500^oC\) trong vòng 0,1 giây. Dẫn toàn bộ hỗn hợp khi thu được qua dung dịch \(AgNO_3\) trong ammoniac cho đến khi nó không làm mất màu dung dịch thuốc quỳ tím thì thấy thể tích hỗn hợp khí giảm đi 20% so với ban đầu (các thể tích khí đều đo ở cùng điều kiện).
a) Tính hiệu suất của phản ứng nhiệt phân.
b) Xác định thành phần % về thể tích hỗn hợp thu được sau nhiệt phân.
c) Hãy đề nghị phương pháp tách axetilen từ hỗn hợp thu được sau nhiệt phân.
a) Gọi x là số mol của \(CH_4\) phản ứng
\(\begin{align} & 2C{{H}_{4}}\xrightarrow{{{1500}^{0}}C}{{C}_{2}}{{H}_{2}}+3{{H}_{2}} \\ & x\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,0,5x\,\,\,\,\,\,\,1,5x \\ & {{n}_{C{{H}_{4}}}}=0,15\,mol;\,{{n}_{hh}}=0,15-x+0,5x+1,5x=0,15+x \\ \end{align} \)
Dẫn hỗn hợp qua dung dịch qua dung dịch \(AgNO_3\) trong ammoniac chỉ có \(C_2H_2\) phản ứng, cho đến khi nó không làm mất màu dung dịch thuốc quỳ tím thì thấy thể tích hỗn hợp khí giảm đi 20% so với ban đầu nên ta có:
\(\begin{align} & \Rightarrow \frac{0,5x}{0,15+x}.100\%=80\%\Leftrightarrow x=0,1 \\ & \Rightarrow H=\frac{0,1}{0,15}.100\%\approx 66,67\% \\ \end{align} \)
b) Hỗn hợp khí sau nhiệt phân: \(C_2H_2\) 0,05 mol;\(H_2\) 0,15 mol;\(CH_4\) dư 0,05 mol.
\(\begin{align} & {{n}_{hh}}=0,15+0,1=0,25\,mol \\ & \%{{V}_{{{C}_{2}}{{H}_{2}}}}=\frac{0,05}{0,25}.100\%=20\% \\ & \%{{V}_{{{H}_{2}}}}=3\%{{V}_{{{C}_{2}}{{H}_{2}}}}=60\% \\ & \%{{V}_{C{{H}_{4}}\,(D)}}=20\% \\ \end{align} \)
c) Dẫn hỗn hợp khí đi qua dung dịch \(AgNO_3/NH_3\) dư lọc thu lấy kết tủa:
\(CH≡CH + 2[Ag(NH_3)_2]OH→AgC≡CAg + 4NH_3 + 2H_2 O\)
Hòa tan kết tủa bằng dung dịch HCl, thu được \(C_2H_2\)
\(AgC≡CAg + 2HCl→CH≡CH + 2AgCl\)
Ghi nhớ:
Sản xuất axetilen bằng cách nhiệt phân metan ở \(1500^0C\)