Сколько углерода участвует в реакции с 6.72 литрами водорода при образовании метана (СН4)?

Арбуз

66

Чтобы решить эту задачу, нам необходимо знать уравнение реакции и молярные соотношения между реагентами и продуктами. Уравнение реакции образования метана из водорода выглядит так:

\[2H_2 + C \rightarrow CH_4\]

Из уравнения видно, что для образования одной молекулы метана (CH4) необходимо две молекулы водорода (H2) и одна молекула углерода (C).

Шаг 1: Переведем заданный объем водорода (6.72 л) в количество молекул. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа \(PV = nRT\), где P - давление, V - объем, n - количество молекул, R - универсальная газовая постоянная, T - температура в кельвинах.

У нас нет данных о давлении и температуре, поэтому мы предполагаем, что реакция происходит при стандартных условиях (нормальное давление и комнатная температура). При этих условиях стандартный объем одного моля идеального газа равен 22.4 л.

Таким образом, количество молекул водорода можно найти следующим образом:
\[n_{H2} = \frac{6.72}{22.4} \approx 0.3\]

Шаг 2: Теперь мы знаем, что для образования одной молекулы метана необходимо две молекулы водорода и одна молекула углерода. Поскольку у нас есть только 0.3 молекулы водорода, это значит, что мы можем образовать только 0.15 молекулы метана.

Шаг 3: Для нахождения количества углерода, участвующего в реакции, мы можем использовать мольную массу углерода \(M_C = 12\,g/mol\) и формулу для расчета массы вещества:
\[m_{C} = n_{C} \cdot M_C\]

Поскольку мы знаем, что для образования 0.15 молекулы метана нам понадобится 0.15 молекулы углерода.

Теперь мы можем вычислить массу углерода:
\[m_{C} = 0.15 \times 12 = 1.8\,g\]

Ответ: В данной реакции участвует 1.8 грамма углерода.