Сколько литров метана (н.у.) сгорело в кислороде, если при этом высвободилось 1608 кДж теплоты? Уравнение реакции

Парящая_Фея

10

Для решения данной задачи воспользуемся концепцией степеней реакции и соответствующим уравнением степени реакции.

Согласно уравнению реакции сгорания метана, одна молекула метана (CH4) реагирует с двумя молекулами кислорода (O2), образуя две молекулы воды (H2O) и одну молекулу углекислого газа (CO2).

Теплота, высвободившаяся в результате сгорания метана, составляет 1608 кДж. Мы должны определить, какое количество метана сгорело в этом процессе.

Для начала определим количество молекул метана, соответствующее заданному количеству теплоты, с помощью уравнения степени реакции:

\[
\text{{моль метана}} : \text{{теплота (кДж)}} = \text{{стехиометрический коэффициент (моль) метана}} : \text{{энтальпия образования метана (кДж/моль)}}
\]

Энтальпия образования метана равна -74.8 кДж/моль (значение со знаком минус указывает на выделение теплоты в процессе образования).

Таким образом, получаем:

\[
\text{{моль метана}} = \frac{{\text{{теплота (кДж)}}}}{{\text{{энтальпия образования метана (кДж/моль)}}}} = \frac{{1608}}{{-74.8}} \approx -21.5
\]

Количество молекул метана, соответствующее данной теплоте, составляет примерно -21.5 моль. Однако, так как количество молекул не может быть отрицательным, мы делаем вывод, что в данной реакции полностью сгорело 21 моль метана.

Для перевода молярного количества метана в объем (литры), воспользуемся уравнением идеального газа:

\[
\text{{моль}} \times \text{{молярный объем газа}} = \text{{литры}}
\]

При нормальных условиях (н.у.) молярный объем газа составляет 22.4 л/моль.

Таким образом, вычислим объемы метана в данной реакции:

\[
21 \times 22.4 = 470.4 \text{{ литров}}
\]

Таким образом, при сгорании метана в кислороде при н.у. высвобождается 1608 кДж теплоты и образуется 470.4 литров углекислого газа.