Какой объем кислорода необходим для окисления 448л метана СН4, чтобы получить воду и углекислый газ CO2? (ответ

Letayuschiy_Kosmonavt

25

Для решения этой задачи нам необходимо учесть химическую реакцию окисления метана. Реакция выглядит следующим образом:

\[
\text{СН}_4 + 2\text{О}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}
\]

В данной реакции одна молекула метана СН4 реагирует с двумя молекулами кислорода О2, образуя одну молекулу диоксида углерода CO2 и две молекулы воды Н2О.

У нас есть начальный объем метана СН4, который равен 448 л. Нам нужно найти объем кислорода О2, необходимого для этой реакции.

1 шаг: Найдем количество молекул метана СН4 в 448 л. Для этого воспользуемся уравнением состояния газа:

\[PV = nRT\]

где:
P - давление газа,
V - его объем,
n - количество молекул газа,
R - универсальная газовая постоянная, примерно равная \(0.0821 \frac{\text{атм} \cdot \text{л}}{\text{моль} \cdot \text{К}}\),
T - температура газа в Кельвинах.

Так как нам дан объем метана в литрах, воспользуемся переводом объема в литры в количество молекул:

\[
n = \frac{PV}{RT}
\]

Пусть \(P = 1\) атм, \(V = 448\) л, \(T = 273\) К (примерная комнатная температура), и \(R = 0.0821 \frac{\text{атм} \cdot \text{л}}{\text{моль} \cdot \text{К}}\). Подставим эти значения в формулу:

\[
n = \frac{1 \cdot 448}{0.0821 \cdot 273}
\]

\[
n \approx 17.86 \text{ мол}
\]

Таким образом, в 448 л метана содержится примерно 17.86 молекул метана СН4.

2 шаг: Теперь посмотрим на коэффициенты перед метаном СН4 и кислородом О2 в уравнении реакции. У метана СН4 коэффициент равен 1, а у кислорода О2 - 2.

Это значит, что на одну молекулу метана СН4 требуется 2 молекулы кислорода О2.

Чтобы получить количество молекул кислорода О2, которое необходимо для реакции, умножим количество молекул метана СН4 на коэффициент перед кислородом О2:

\[
n_{\text{О2}} = n_{\text{СН4}} \times 2
\]

\[
n_{\text{О2}} = 17.86 \times 2
\]

\[
n_{\text{О2}} \approx 35.72 \text{ мол} \text{ О2}
\]

Таким образом, для окисления 448 л метана СН4 потребуется примерно 35.72 молекул кислорода О2.

3 шаг: Чтобы найти объем кислорода О2 в литрах, необходимый для реакции, воспользуемся тем же уравнением состояния газа:

\[
V = \frac{nRT}{P}
\]

Пусть \(P = 1\) атм, \(n = 35.72\) мол, \(T = 273\) К, и \(R = 0.0821 \frac{\text{атм} \cdot \text{л}}{\text{моль} \cdot \text{К}}\). Подставим эти значения в формулу:

\[
V = \frac{35.72 \cdot 0.0821 \cdot 273}{1}
\]

\[
V \approx 808.2 \text{ л}
\]

Таким образом, для окисления 448 л метана СН4 потребуется примерно 808.2 л кислорода О2.

Ответ: Для окисления 448л метана СН4 потребуется примерно 808.2л кислорода О2.