Giải Hóa 11 SGK nâng cao Chương 7 Bài 48 Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên

Hãy nêu tính chất vật lí, thành phần và tầm quan trọng của dầu mỏ.

Hướng dẫn giải:

1. Tính chất vật lí: Dầu mỏ là chất lòng sánh, màu nâu đen, không tan trong nước và nhẹ hơn nước.

2. Thành phần của dầu mỏ: Dầu mỏ là một hỗn hợp phức tập gồm hàng trăm hidrocacbon thuộc các loại ankan, xicloankan, aren (hidrocacbon thơm). Ngoài ra, trong dầu mỏ còn có một lượng nhỏ các chất hữu cơ chứa oxi, nitơ, lưu huỳnh và vết các chất vô cơ.

3. Vai trò của dầu mỏ: Dầu mỏ chủ yếu dùng để sản xuất dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu. Ngoài ra, dầu thô cũng là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ra các sản phẩm của ngành hóa dầu như dung môi, phân bón hóa học, nhựa đường...

---

Chọn câu đúng trong các câu sau:

A. Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chỉ lọc bỏ các tạp chất có trong dầu mỏ.

B. Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chỉ sản xuất xăng dầu.

C. Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chế biến dầu mỏ thành các sản phầm khác nhau.

D. Sản phẩm của nhà máy “lọc dầu” đều là các chất lỏng.

Hướng dẫn giải:

Chọn đáp án C.

Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chế biến dầu mỏ thành các sản phầm khác nhau.

---

Hãy trình bày sơ lược về chưng cất dầu mỏ dưới áp suất thường (tên phân đoạn, số nguyên tử cacbon trong phân đoạn, ứng dụng của phân

Hướng dẫn giải:

Sơ đồ chưng cất dầu mỏ:

- Khi chưng cất dầu mỏ ở áp suất thường có các phân đoạn sau:

Nhiệt độ sôi	Số nguyên tử C trong phân tử	Ứng dụng
< 180oC	1-10 Phân đoạn khí và xăng	Nhiên liệu cho ô tô, xe máy
170 - 270oC	10 -16 Phân đoạn dầu hỏa	Nhiên liệu cho máy bay
250 - 350oC	16 – 21 Phân đoạn dầu điezen	Nhiên liệu điezen cho xe tải, tàu hỏa
350 -  400oC	21 – 30 Phân đoạn dầu nhờn	Chế tạo dầu nhờn, làm nguyên liệu cho crakinh
400oC	> 30 Cặn mazut	Chưng cất dưới áp suất thấp để làm nguyên liệu cho crackinh, dầu nhờn, nhựa đường, parafin.

---

Vì sao đối với phân đoạn sôi < 180^oC cần phải chưng cất tiếp dưới áp suất cao, còn với phân đoạn sôi > 350^oC cần phải chưng cất tiếp dưới áp suất thấp?

Hướng dẫn giải:

- Đối với phân đoạn sôi < 180^oC số nguyên tử C từ 1 - 4 là chủ yếu, tồn tại chủ yếu ở dạng khí dễ bay hơi nên phải chưng cất dưới áp suất cao mới tách được C₁ - C₂; C₃ - C₄.

- Đối với phân đoạn sôi > 350^oC thành phần chủ yếu là cặn mazut có nhiệt độ sôi cao nên cần phải chưng cất dưới áp suất thấp.

---

Rifominh là gì? Mục đích của rifominh? Cho thí dụ minh hoạ.

Hướng dẫn giải:

Rifominh là quá trình dùng xúc tác và nhiệt biến đổi cấu trúc của hidrocacbon từ không phân nhánh thành phân nhánh, từ không thơm thành thơm.

Mục đích của rifominh là để tăng chỉ số octan

Ví dụ: Xăng được chưng cất từ dầu mỏ chứa chủ yếu là những ankan không phân nhánh vì vậy có chỉ số octan thấp, để tăng chỉ số octan người ta dùng phương pháp rifominh.

---

Hãy điền vào bảng so sánh crăckinh nhiệt và crăckinh xúc tác sau:

	Crackinh nhiệt	Crackinh xúc tác
Mục đích chủ yếu
Điều kiện tiến hành
Sản phẩm chủ yếu
Sản phẩm khác

Hướng dẫn giải:

	Crackinh nhiệt	Crackinh xúc tác
Mục đích chủ yếu	Tạo anken, làm monome để sản xuất polime	Chuyển hợp chất mạch dài có ts cao thành xăng nhiên liệu
Điều kiện tiến hành	Nhiệt độ cao	Có xúc tác, nhiệt độ thấp hơn
Sản phẩm chủ yếu	Anken	Xăng có chỉ số octan cao hơn
Sản phẩm khác	Ankan, dùng làm nhiên liệu cho crackinh	Khí, dầu.

---

Dầu mỏ khai thác ở thềm lục địa phía Nam có đặc điểm là nhiều ankan mạch dài và hàm lượng S rất thấp. Các nhận định sau đúng hay sai:

a) Dễ vận chuyển theo đường ống.

b) Chưng cất phân đoạn sẽ thu được xăng chất lượng cao.

c) Crăckinh nhiệt sẽ thu được xăng với chất lượng cao.

d) Làm nguyên liệu cho crăckinh, rifominh tốt vì chứa ít S.

Hướng dẫn giải:

- Nhận định đúng: d

- Nhận định sai: a, b, c

---

Bài 8 trang 204 SGK Hóa 11 nâng cao

Hãy chọn nguyên liệu (phân đoạn nào, t_s) và phương pháp (chưng cất, crăckinh nhiệt, crăckinh xúc tác) thích hợp cho các mục đích ghi trong bảng sau:

Mục đích	Nguyên liệu	Phương pháp
Xăng cho mô tô, taxi
Nhiên liệu cho máy bay phản lực
Nhiên liệu cho động cơ diezen
Etilen, propilen
Hỗn hợp benzen, toluen, xilen

Hướng dẫn giải:

 

Mục đích	Nguyên liệu	Phương pháp
Xăng cho mô tô, taxi	Dầu mỏ, phân đoạn xăng, ts = 50 - 200oC	Crakinh xúc tác
Nhiên liệu cho máy bay phản lực	Dầu mỏ, phân đoạn xăng, ts = 170 - 270oC	Crakinh xúc tác
Nhiên liệu cho động cơ diezen	Dầu mỏ, phân đoạn dầu diezen, ts = 250 - 350oC	Chưng cất
Etilen, propilen	Dầu mỏ, phân đoạn khí và xăng, ts < 180oC	Chưng cất dưới áp suất cao, tách phân đoạn
Hỗn hợp benzen, toluen, xilen	Than đá, phân đoạn sôi, ts = 80 -170oC	Chưng cất than đá.

---

a) Hãy nêu thành phần và ứng dụng của khí dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí crăckinh và khí lò cốc.

b) Nhựa than đá là gì, có công dụng như thế nào?

Hướng dẫn giải:

Câu a:

- Khí dầu mỏ: 51% CH₄; 19% C₂H₆; 11% ; 4,4% C₄H₁₀; 2,1% C₅H₁₂ và 12,5% các khí khác (N₂, H₂, H₂S, He....)

- Khí thiên nhiên: 92% CH₄; 1,9% C₂H₆; 0,6% ; 0,3% C₄H₁₀; 1,1% C₅H₁₂ và 4,1% các khí khác (N₂, H₂, H₂S, He....)

Ứng dụng của khí dầu mỏ và khí thiên nhiên:

    + CH₄: dùng cho nhà máy điện, sứ, đạm, sản xuất ancol metylic

    + C₂H₆: Điều chế etilen sản xuất nhựa PE

    + C₃H₈, C₄H₁₀: Khí hóa lỏng dùng làm nhiên liệu cho công nghiệp, đời sống.

- Khí lò cốc: 65% H₂; 35% CH₄, CO₂, CO, C₂H₆, N₂.... dùng làm nhiên liệu.

- Khí crackinh là hỗn hợp khí chủ yếu của các hidrocacbon như CH₄, C₂H₂, C₃H₆, .... phụ thuộc vào điều kiện phản ứng. Dùng làm nhiên liệu cho tổng hợp hữu cơ.

Câu b:

Nhựa than đá là phần lỏng thu được khi chưng cất than đá. Lớp nhựa không tan trong nước tự tách ra. Ở mỗi phân đoạn thu được hợp chất:

- Dầu nhẹ: (80 - 170^oC) chứa benzen, toluen, xilen....

- Dầu trung: (170 - 230^oC) chứa naphtalen, phenol, piridin, ....

- Dầu nặng: (230 - 270^oC) chứa crezol, xilenol,...

---

Một loại xăng có thành phần về khối lượng như sau: hexan 43,0%, heptan 49,5%, pentan 1,80%, còn lại là octan. Hãy tính xem cần phải hỗn hợp 1,0g xăng đó tối thiểu với bao nhiêu lít không khí (đktc) để đảm bảo sự cháy được hoàn toàn và khi đó tạo ra bao nhiêu lít CO₂.

Hướng dẫn giải:

1g xăng có:

m_C6H₄ = 0,43 g ⇒ n_C6H₄ = 0,43/86 mol

m_C7H₁₆ = 0,495 g ⇒ n_C7H₁₆ = 0,495/100 mol

m_C5H₁₂ = 0,018 g ⇒ n_C5H₁₂ = 0,018/72 mol

m_C8H₁₈ = 0,057 g ⇒ n_C8H₁₈ = 0,057/114 mol

PTHH tổng quát:

\(\begin{array}{l}
{C_n}{H_{2n - 2}} + \frac{{3n + 1}}{2}{O_2} \to nC{O_2} + (n + 1){H_2}O\\
 \to n{O_2} = \frac{{19}}{2}.\frac{{0,43}}{{86}} + 11.\frac{{0,495}}{{100}} + 8.\frac{{0,018}}{{72}} + \frac{{25}}{2}.\frac{{0,057}}{{114}} = 0,1102mol
\end{array}\)

⇒ Thể tích không khí tối thiểu cần dùng là:

5. 0,1102 .22,4 = 12,325 lit

\(nCO_2 = 6.\frac{{0,43}}{{86}} + 7.\frac{{0,495}}{{100}} + 5.\frac{{0,018}}{{72}} + 8.\frac{{0,057}}{{114}} = 0,0699\)

V_CO2= 0,0699 . 22,4 = 1,566 lit

---

Bảng dưới đây cho biết một số đặc tính hoa lí của 3 loại khí hóa lỏng thương phẩm (chứa tròn các bình GAS):

Đặc tính		Propagas	Butagas	Propa-butaga
Khối lượng (%)	Etan	1,7	0,0	0,0
	Propan	96,8	0,4	51,5
	Butan	1,5	99,4	47,5
	Pentan	0,0	0,2	1,0
D, g/cm3 (15oC)		0,507	0,580	0,541
Áp suất hơi, kg/cm2 (40oC)		13,5	3,2	9,2

a) Hãy giải thích sự biến đổi khối lượng riêng, áp suất hơi từ loại *gas* này sang loại *gas* khác.
b) Hãy tính nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1,0 kg mỗi loại *gas* kể trên và cho nhận xét. Biết rằng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol etan, propan, butan, pentan lần lượt bằng 1560, 2219, 2877, 3536 kJ.
c) Nhận xét khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol metan, etilen, axetilen lần lượt bằng 890, 1410, 1300kJ. Vì sao người ta dùng axetilen làm nhiên liệu trong đèn xì mà không dùng etan, etilen hoặc metan ? 

Hướng dẫn giải:

Câu a:

Nhận thấy: Thành phần chính của 3 loại gas là propan và butan.

Propan có khối lượng riêng và nhiệt độ sôi đều nhỏ hơn butan nên propagas có khối lượng riêng nhỏ hơn nhưng áp suất hơi lớn hơn butagas. Còn gas hỗn hợp propa – butan gas có khối lượng riêng và áp suất hơi nằm trong khoảng giữa của 2 loại gas đó.

Câu b:

1kg propagas có:

17g C₂H₆; 968g C₃H₈; 1,5g C₄H₁₀

Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt là:

\(\frac{{17}}{{30}}.1560 + \frac{{968}}{{44}}.2219 + \frac{{15}}{{58}}.2877 = 50446,05KJ\)

Làm tương tự ta được:

Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt 1kg butagas là: 49605,78 kJ

Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt 1kg propa- butagas là: 50025,14 kJ

Câu c:

Người ta dùng axetilen làm nhiên liệu trong đèn xì mà không dùng etan, etilen hoặc metan vì quá trình sản xuất axetilen từ CaC₂ dễ dàng và tiện lợi hơn và axetilen cháy tỏa nhiều nhiệt.

 

Trên đây là nội dung chi tiết Giải bài tập nâng cao Hóa 11 Chương 7 Nguồn hidrocacbon thiên nhiên , với hướng dẫn giải chi tiết, rõ ràng, trình bày khoa học. Hoc247 hy vọng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các bạn học sinh lớp 11 học tập thật tốt