Khi thực hiện phản ứng nhiệt phân metan điều chế axetilen thu được hỗn hợp X gồm axetilen, hiđro và metan chưa phản ứng hết. Tỉ khối của X so với H₂ bằng 4,44. Tính hiệu suất của phản ứng.

Hướng dẫn trả lời

$2C{H}_4\underset{làm lạnh nhanh}{\overset{1500° C}{\to }}CH\equiv CH+3H_2$

Thu hỗn hợp X gồm axetilen, hiđro và metan dư. Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp X là:

              $\overline{M}=4,44.2=8,88 (g/mol)$

Số mol CH₄ ban đầu: x mol

Hiệu suất phản ứng là h thì số mol CH₄ tham gia bằng hx

Vì:       $\overline{M}=\frac{\sum _{m_x}}{\sum _{n_x}}$

Theo định luật bảo toàn khối lượng:

          $m_x=m_{C{H}_4}=16x$

Số mol hỗn hợp X sau phản ứng:

       $$\begin{gathered} \sum _{n_x}=n_{C_2{H}_2}+n_{C{H}_4}+n_{H_2}=\frac{hx}{2}+(x-hx)+\frac{3hx}{2}=x+hx \\ Vậy 8,88=\frac{16}{x+hx} \Rightarrow h\approx 0,8 \end{gathered}$$

Hiệu suất $\approx 80\%$.