Dựa trên tính chất hóa học của alkane, hãy giải thích tại sao một số alkane ở trạng thái lỏng lại có thể được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ đốt trong. Từ đó, hãy lập luận về vai trò của alkane trong việc ảnh hưởng đến môi trường khi chúng được sử dụng làm nhiên liệu.
Dựa vào ứng dụng của alkane.
Alkane là các hydrocarbon bão hòa với công thức tổng quát CₙH₂ₙ₊₂, có liên kết đơn giữa các nguyên tử carbon. Một số tính chất hóa học quan trọng của alkane giúp chúng phù hợp làm nhiên liệu trong động cơ đốt trong bao gồm:
Tính dễ cháy: Alkane dễ cháy và sinh ra nhiệt lượng lớn khi bị đốt cháy trong không khí. Phản ứng cháy hoàn toàn của alkane tạo ra carbon dioxide (CO₂) và nước (H₂O), kèm theo đó là sự tỏa nhiệt:
Vai trò của alkane trong việc ảnh hưởng đến môi trường
Khi được sử dụng làm nhiên liệu, alkane có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường, bao gồm:
Phát thải CO₂: Đốt cháy alkane tạo ra CO₂, một khí nhà kính chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Việc sử dụng alkane làm nhiên liệu trong động cơ đốt trong góp phần làm tăng nồng độ CO₂ trong khí quyển, thúc đẩy biến đổi khí hậu.
Ô nhiễm không khí: Ngoài CO₂, phản ứng đốt cháy không hoàn toàn của alkane có thể tạo ra carbon monoxide (CO), oxit nitơ (NOₓ), và các hạt bụi mịn. Những chất này góp phần vào ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.
Khai thác và xử lý dầu mỏ: Alkane chủ yếu được chiết xuất từ dầu mỏ, việc khai thác và xử lý dầu mỏ có thể gây ra ô nhiễm môi trường như tràn dầu, ô nhiễm đất và nước.
Như vậy, mặc dù alkane có những tính chất giúp chúng trở thành nhiên liệu hiệu quả trong động cơ đốt trong, việc sử dụng chúng đi kèm với những tác động tiêu cực đến môi trường. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết của việc tìm kiếm các nguồn năng lượng sạch và bền vững hơn để giảm thiểu ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Các bài tập cùng chuyên đề
Khí mỏ dầu hóa lỏng (dùng cho bật lửa và bếp gas), xăng hay dầu (dùng cho xe máy, ô tô, máy bay,…) đều có thành phần chính là alkane. Dựa trên những tính chất gì mà các alkane được sử dụng làm nhiên liệu? Alkane còn có những ứng dụng gì khác?
Đọc thông tin trong Bảng 23.2 và trình bày các ứng dụng chủ yếu của alkane
Khí thiên nhiên và khí dầu mỏ là nhiên liệu ít gây ô nhiễm hơn so với than mỏ, có hiệu quả cao trong sản xuất công nghiệp. Kể tên một số nhà máy sử dụng khí thiên nhiên hoặc khí dầu mỏ làm nhiên liệu ở nước ta.
Vì sao một số alkane (methane, propane, butane,…) được sử dụng làm nhiên liệu?
Em hãy giới thiệu một số alkane được sử dụng phổ biến trong đời sống
Vì sao một số alkane được chọn dùng làm nhiên liệu? Hãy giới thiệu một số nhiên liệu được sử dụng nhiều trong ngành giao thông công cộng ở nước ta.
Hiện nay xăng, dầu, khí đốt là nguồn nhiên liệu chủ yếu đối với các quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam có những mỏ dầu và nhà máy lọc dầu nào, em hãy tìm hiểu và liệt kê
Trong thực tiễn, alkane được dùng làm:
Gas dùng để đun nấu là một hỗn hợp gồm 2 hydrocarbon X,Y hóa lỏng.
a) Hãy cho biết công thức hóa học của X, Y
b) Vì sao người ta dùng X, Y để làm gas đun nấu?
c) Vì sao người ta không dùng hôn hợp methane và ethane để sản xuất gas mà lại dùng hỗn hợp gồm X, Y để làm gas đun nấu?
Thành phần chính của gas, xăng, dầu là các alkane dều không mùi. Hãy cho biết:
a) Vì sao gas, xăng, dầu có mùi khó chịu?
b) Sản phẩm của quá trình đốt cháy gas, xăng, dầu có ảnh hưởng như thế nào đến môi trường
Tại sao người ta chọn alkane làm nhiên liệu cho động cơ và làm chất đốt?
Nhận xét nào đúng, nhận xét nào sai trong các nhận xét sau đây về biogas?
a) Biogas là một loại khí tự nhiên, có thành phần chủ yếu là methane được tạo ra từ quá trình phân hủy hữu cơ bởi vi khuẩn trong điều kiện thiếu oxygen
b) Biogas là nguồn năng lượng tái tạo và thân thiện với môi trường, có thành phần chủ yếu là bao gồm các khí methane, ethane, carbon dioxide và một lượng nhỏ các khí khác như nitrogen, hydrogen sulfide, hơi nước
c) Ứng dụng của biogas rất đa dạng như làm nhiên liệu để nấu ăn, sưởi ấm, chạy một số động cơ, thắp sáng, ...
d) Biogas không chỉ giúp xử lí chất thải hữu cơ mà còn giúp giảm phát thải khí nhà kính cho methane có khả năng gây hiệu ứng nhà kính
Methane là thành phần chính của khí thiên nhiên, có nhiều ứng dụng trong đời sống. Trong các nhận định sau đây, nhận định nào đúng, nhận định nào sai?
a) Methane là dẫn xuất của hydrocarbon, ở điều kiện thường là chất khí không màu, không mùi, không vị
b) Methane có thể cháy trong không khí khi tiếp xúc với nguồn nhiệt độ cao và sản phẩm cháy có lượng phát thải thấp nhất so với các alkane khác
c) Methane thường được xem là nguồn năng lượng sạch do quá trình đốt cháy tạo ra ít phát thải hơn so với nhiều nhiên liệu khác
d) Methane, carbon dioxide là các khí gây ra hiệu ứng nhà kính
Cho các phát biểu về ứng dụng của alkane như sau:
(a) Methane, propane và butane thường được sử dụng làm khí đốt
(b) Các alkane lỏng (C5H12, C7H16, C8H18, ...) được sử dụng làm nhiên liệu như xăng, dầu.
(c) Phần lớn các alkane khí đều được sử dụng làm nhiên liệu hóa lỏng
(d) Các alkane từ C11 đến C20 được dùng làm nến và sáp thơm
Số phát biểu đúng là
A.2 B.3 C.4 D.5
Phát biểu nào sau đây đúng?
A. Trong bình gas chứa các alkane ở thể lỏng
B. Biogas là sản phẩm của quá trình phân hủy hữu cơ trong điều kiện thiếu oxygen, nên thành phần của biogas chỉ gồm các hydrocarbon
C. Khí thiên nhiên, khí mỏ dầu, biogas đều có chứa mehtnae
D. Mehtane là alkane dễ bay hơi nên không được dùng làm nhiên liệu
Bảng dưới đây cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol alkane
a) Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam mỗi alkane trong bảng trên
b) Đốt cháy 1 gam alkane nào trong số các alkane ở trên sẽ tỏa ra nhiều lượng nhất?
Đọc thông tin trong Bảng 23.2 (trang 110, SGK KHTN 9) và trình bày các ứng dụng chủ yếu của alkane.
Giả thiết rằng gas trong bình gas là một hỗn hợp propane và butane có tỉ lệ thể tích 1:1. Tính nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 kg loại gas này. Biết rằng nhiệt lượng tương ứng sinh ra khi đốt cháy 1 mol mỗi chất propane và butane lần lượt là 2220 kJ và 2878 kJ.
Alkane được sử dụng chủ yếu để làm
A. nhiên liệu B. thuốc trừ sâu
C. phân bón D. nguyên liệu sản xuất thuốc.
Một loại khí biogas có chứa 60% CH4 về thể tích. Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 mol methane là 891 kJ.
a) Tính nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 50 L khí biogas. Biết rằng các khí khác trong thành phần biogas khi cháy sinh ra nhiệt lượng không đáng kể.
b) Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 mol propane là 2220 kJ. Tính khối lượng propane cần thiết để khi đốt sinh ra nhiệt lượng bằng nhiệt lượng khi đốt cháy lượng khí biogas ở câu a). (Các thể tích khí đều đo ở 25o C, 1 bar).
c) Để cung cấp một lượng nhiệt như nhau, đốt methane hay propane trong thành phần khí mỏ dầu) sẽ thải khí CO2 ra ngoài môi trường ít hơn?
Ứng dụng chủ yếu của alkane được sử dụng trong lĩnh vực nào sau đây?
Biết 1 mol butane khi đốt cháy hoàn toàn giải phóng nhiệt lượng 2878 kJ . Nhiệt lượng được giải phóng khi đốt cháy 29 gam butane là bao nhiêu kJ?
Một loại khí biogas có chứa 60% CH4 về thể tích. Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 1 mol methane là 891 kJ. Nhiệt lượng sinh ra khi đốt cháy 30L khí biogas. Biết rằng các khí khác trong thành phần biogas khi cháy sinh ra nhiệt lượng không đáng kể.
Nhiệt lượng được giải phòng khi đốt cháy 2 kg butane là bao nhiêu? Biết rằng 1 mol butane khi đốt cháy hoàn toàn giải phóng nhiệt lượng 2878 kJ.
