Сколько объема этана образуется в результате прохождения через никелевый катализатор смеси, состоящей из 5 литров

Sherlok

33

Данная задача связана с химией и стохиометрией. Чтобы решить её, нужно учитывать соотношение между реагентами и продуктами химической реакции.

Первым шагом для решения данной задачи необходимо записать уравнение реакции между этиленом и водородом:

\[C_2H_4 + H_2 \rightarrow C_2H_6\]

Согласно уравнению реакции, одна молекула этилена соединяется с одной молекулой водорода, после чего образуется одна молекула этана.

Зная данное соотношение, мы можем определить количества веществ перед и после реакции. Для этого преобразуем данные вещества в молярный объем, используя закон Авогадро:

1 моль газа при нормальных условиях (0°C, 1 атм) занимает примерно 22,4 литра объема.

Теперь приступим к вычислениям.

1. Рассмотрим газы до реакции:
а) Этилен (C2H4): 5 литров \(\div\) 22,4 литра/моль = \(X\) моль
б) Водород (H2): 3 литра \(\div\) 22,4 литра/моль = \(Y\) моль

2. Определим, какой компонент ограничивает реакцию. Для этого надо выяснить, какой из реагентов присутствует в недостатке. Из уравнения реакции видно, что для образования одной молекулы этана требуется одна молекула этилена и одна молекула водорода. Следовательно, компонент, который присутствует в наименьшем количестве, ограничивает реакцию. В нашем случае, это водород.

3. Определим количество этилена и водорода, которые будут использованы в реакции. Так как водород ограничивает реакцию, то количество используемого водорода будет равно количеству молей водорода до реакции.

4. На основе уравнения реакции установим соотношение между использованным водородом и образовавшимся этаном: 1 моль водорода соответствует 1 молю этана.

5. Наконец, определим количество образовавшегося этана в объемном выражении:
а) Объем этана = количество этана \(\times\) молярный объем
б) Объем этана = количество использованного водорода \(\times\) молярный объем

Итак, приступим к вычислениям:

1. Вычислим количество использованного водорода:
Водород (H2): 3 литра \(\div\) 22,4 литра/моль = \(Y\) моль

2. Так как каждый моль водорода соответствует 1 молю этана, количество использованного водорода равно количеству образовавшегося этана:
Количество этана = Число молей использованного водорода = \(Y\) моль

3. Определим объем образовавшегося этана:
Объем этана = Количество этана \(\times\) молярный объем
Объем этана = \(Y\) моль \(\times\) 22,4 литра/моль

Таким образом, для получения максимально точного ответа требуется общее количество использованного водорода, или \([H_2]\), а затем эту величину использовать в конечном выражении при расчете объема образовавшегося этана. При выполнении всех вычислений вам следует получить окончательное значение для объема этана, который образуется в результате данной реакции.