Phải so sánh cùng một lượng nhiên liệu
Phản ứng cháy tỏa nhiều nhiệt là cơ sở dùng alkane làm nhiên liệu. Methane thường có trong khí đốt; propane và butane có trong khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG). Các hỗn hợp xăng, dầu chứa nhiều hydrocarbon, trong đó có alkane. Nến paraffin chứa các alkane rắn; không phải mọi alkane đều là khí.
Nếu đề cho nhiệt lượng q khi đốt cháy hoàn toàn **1 mol** chất, thì khi đốt n mol:
$$Q=nq,\qquad n=\frac{m}{M}.$$
Q là độ lớn nhiệt lượng tỏa ra trong bài tính; q tính bằng kJ/mol thì Q bằng kJ. Muốn so sánh theo một gam, dùng $q/M$, không chỉ nhìn q.
Nhiệt lượng nhiên liệu tỏa ra không có nghĩa toàn bộ đều truyền vào vật cần đun: còn hao phí ra môi trường. Không bỏ qua hiệu suất nếu đề đã cho hiệu suất. Việc sử dụng nhiên liệu phải đúng thiết bị, có thông gió và không lãng phí.
Nhiệt lượng theo mol khác nhiệt lượng theo gam
Giả sử đốt hoàn toàn 1 mol propane tỏa 2 220 kJ, 1 mol butane tỏa 2 878 kJ. Cho M tương ứng là 44 và 58 g/mol.
Theo một mol, butane tỏa nhiều nhiệt hơn. Theo một gam, propane tỏa $2220/44\approx50{,}45$ kJ, butane tỏa $2878/58\approx49{,}62$ kJ. Lúc này propane lớn hơn.
Kết luận phải nêu rõ đang so sánh cùng số mol hay cùng khối lượng. Những số liệu trên không đủ để kết luận nhiên liệu nào luôn rẻ hơn hoặc tốt hơn về mọi mặt.
Bài luyện
Đốt cháy hoàn toàn 4,4 g propane. Cho M = 44 g/mol; mỗi mol cháy tỏa 2 220 kJ. Nhiệt lượng tỏa ra bằng bao nhiêu?
Đúng: 4,4/44 = 0,1 mol; 0,1 × 2 220 = 222 kJ.
Đây là nhiệt lượng của một mol, không phải 0,1 mol.
Số mol bằng 0,1 chứ không phải 0,01.
Không nhân trực tiếp khối lượng gam với số liệu kJ/mol.
Lời giải
Số mol propane n = 4,4/44 = 0,1 mol. Nhiệt lượng tỏa ra Q = 0,1 × 2 220 = 222 kJ. Chọn A.
Bài luyện
Propane có q = 2 220 kJ/mol, M = 44 g/mol; butane có q = 2 878 kJ/mol, M = 58 g/mol. Khi đốt hoàn toàn cùng 1 g, kết luận nào đúng?
q được cho theo mol, còn câu hỏi so sánh theo gam.
Cùng nhóm chất không có nghĩa cùng nhiệt lượng theo gam.
Cần dùng cả q và M để tính q/M.
Đúng: khoảng 50,45 kJ/g so với 49,62 kJ/g.
Lời giải
Tính theo một gam: propane 2 220/44 ≈ 50,45 kJ/g; butane 2 878/58 ≈ 49,62 kJ/g. Với số liệu đề cho, propane tỏa nhiều nhiệt hơn khi đốt cùng 1 g. Chọn D.