Какое количество природного газа требуется для замены 0,9 г водорода, чтобы выделить ту же самую теплоту, что

Yak

11

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится некоторая химическая информация. Сначала нужно выяснить, какая реакция происходит при сгорании водорода.

Водород сгорает по реакции:
\[2H_2 + O_2 \to 2H_2O\]

Из уравнения реакции видно, что для полного сгорания одной молекулы водорода (H₂) требуется одна молекула кислорода (O₂) и образуется две молекулы воды (H₂O).

Теперь мы можем приступить к решению задачи. Из условия задачи нам известно, что требуется заменить 0,9 грамма водорода при сгорании. Для начала, нам нужно выяснить количество вещества водорода, которое соответствует этой массе.

Для этого воспользуемся химической формулой \(n = \frac{m}{M}\), где \(n\) - количество вещества, \(m\) - масса вещества, а \(M\) - молярная масса вещества.

Молярная масса водорода (H₂) равна примерно 2 г/моль. Подставим в формулу значения и рассчитаем количество вещества водорода:

\[n = \frac{0,9}{2} = 0,45 \text{ моль}\]

Теперь нам нужно узнать, какое количество природного газа (например, метана) требуется для замены этой же массы водорода и выделения той же теплоты. Для этого нам нужно знать соотношение веществ между водородом и природным газом.

Молярная масса метана (CH₄) равна примерно 16 г/моль. В реакции сгорания метана энергия выделяется неравная энергии выделения от сгорания одной молекулы водорода.

\[CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)\]

Из уравнения реакции видно, что одна молекула метана (CH₄) требует две молекулы кислорода (O₂) и образуется одна молекула углекислого газа (CO₂) и две молекулы воды (H₂O).

Теперь мы можем рассчитать, сколько моль метана требуется для замены 0,45 моль водорода:

\[n_{\text{метана}} = \frac{0,45}{2} = 0,225 \text{ моль}\]

Наконец, мы можем рассчитать массу метана, необходимого для замены 0,9 грамма водорода. Для этого воспользуемся обратной формулой:

\[m_{\text{метана}} = n_{\text{метана}} \times M_{\text{метана}}\]

Подставим значения и рассчитаем массу метана:

\[m_{\text{метана}} = 0,225 \times 16 = 3,6 \text{ г}\]

Таким образом, чтобы заменить 0,9 грамма водорода и выделить ту же теплоту, что и при сгорании водорода, потребуется приблизительно 3,6 грамма природного газа (например, метана).