Какие уравнения реакции возникают при пиролизе метана с образованием сажи и водорода? Какова масса сажи, образующейся

Sverkayuschiy_Gnom

38

При пиролизе метана (CH₄) с образованием сажи (C) и водорода (H₂) происходит следующая реакция:

CH₄ → C + 2H₂

То есть, одна молекула метана распадается на одну молекулу сажи и две молекулы водорода.

Теперь рассчитаем массу сажи, образующейся при пиролизе 56 м³ метана, с учетом 95% выхода продукта.

Сначала найдем количество вещества метана (n) по формуле:

n = V/Vm,

где V - объем метана, а Vm - его молярный объем.

Молярный объем метана можно найти по уравнению состояния идеального газа:

Vm = (RT)/P,

где R - универсальная газовая постоянная (0,0821 л⋅атм/(моль⋅К)), T - температура (в Кельвинах), P - давление (в атмосферах).

Для расчета массы сажи (m) воспользуемся соотношением:

m = n⋅M,

где M - молярная масса сажи (углерода).

Теперь, когда у нас есть все необходимые формулы и данные, мы можем приступить к расчетам.

1. Найдем количество вещества метана:

V = 56 м³
P = 1 атм (предположим нормальные условия)
T = 273,15 К (предположим нормальные условия)

Vm = (0,0821 л⋅атм/(моль⋅К) * 273,15 К) / 1 атм ≈ 22,414 л/моль

n = V/Vm = 56 м³ / 22,414 л/моль ≈ 2,502 моль

2. Теперь найдем массу сажи:

M(C) = 12,01 г/моль (молярная масса углерода)

m = n⋅M = 2,502 моль * 12,01 г/моль ≈ 30,036 г

Таким образом, масса сажи, образующейся при пиролизе 56 м³ метана, с учетом 95% выхода продукта, составляет около 30,036 г.