Какова масса продукта, полученного в результате реакции МГ-кучерова, при использовании 448 л (н.у.) метана (1500°С

Vulkan

67

Для решения данной задачи, нам необходимо воспользоваться химической реакцией МГ-кучерова, которая позволяет получить ацетилен из метана.

Сначала давайте определим, какая химическая реакция происходит. Реакция МГ-кучерова выглядит следующим образом:

\[CH_4 + 2O_2 \rightarrow C_2H_2 + 2H_2O\]

Из данной реакции мы видим, что одна молекула метана \(CH_4\) реагирует с двумя молекулами кислорода \(O_2\) и образует одну молекулу ацетилена \(C_2H_2\) и две молекулы воды \(H_2O\).

Теперь у нас есть исходные данные, метан в объеме 448 л (н.у.). Поговорим об условиях данной задачи. Н.у. означает нормальные условия, которые состоят из комнатной температуры (0°C или 273 К) и давления 1 атмосфера.

Задача говорит, что метан используется при температуре 1500°C, поэтому нам нужно конвертировать это значение в нормальные условия. Для этого мы можем использовать уравнение Клапейрона:

\[P_1V_1 = P_2V_2\]

где \(P_1\) и \(P_2\) - давления, \(V_1\) и \(V_2\) - объемы газа при разных условиях.

Для простоты расчетов, давайте примем, что давление метана остается постоянным и равным 1 атмосфере. Тогда у нас будет:

\[V_1 = 448 л\]
\[P_1 = 1 атм\]
\[P_2 = 1 атм\]
\[V_2 = ?\]

Применяя формулу Клапейрона, мы можем найти \(V_2\):

\[P_1V_1 = P_2V_2\]
\[1 атм \cdot 448 л = 1 атм \cdot V_2\]

Таким образом, мы получаем, что \(V_2 = 448 л\).

Теперь мы знаем, что объем метана при н.у. равен 448 л. Используя это значение и химическое уравнение реакции МГ-кучерова, мы можем определить, сколько молекул метана реагирует.

Метан имеет молярную массу примерно равную 16 г/моль, поэтому масса метана равна:

\[Масса = \frac{V_2 \cdot m}{V_m}\]
\[Масса = \frac{448 л \cdot 16 г/моль}{22.4 л/моль}\]

Здесь \(m\) - молярная масса метана (16 г/моль) и \(V_m\) - молярный объем газа при н.у. (22.4 л/моль).

Подставляя значения в формулу, получим:

\[Масса = \frac{7168 г \cdot л}{22.4 л} = 320 г\]

Итак, масса продукта, полученного в результате реакции МГ-кучерова при использовании 448 л (н.у.) метана для производства ацетилена, составляет 320 г.