Сколько литров метана при нормальных условиях получится при взаимодействии 4 грамм углерода с водородом, если выход продукта 87%

Чтобы найти, сколько литров метана (CH₄) можно получить при взаимодействии углерода (C) и водорода (H₂), сначала необходимо записать уравнение реакции:

\[ C + 2H_2 \rightarrow CH_4 \]

Сначала определим количество моль углерода. Углерод имеет молекулярную массу около 12 г/моль. Так что:

\[ n(C) = \frac{4 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = \frac{1}{3} \text{ моль} \]

Согласно уравнению реакции, для получения 1 моля метана требуется 1 моль углерода и 2 моля водорода. Поскольку у нас есть 1/3 моля углерода, он может реагировать с 2/3 моля водорода для получения 1/3 моля метана.

Теперь, чтобы найти объем метана, будем использовать закон идеальных газов. При нормальных условиях (0 °C и 1 атм) 1 моль газа занимает объем примерно 22.4 литра. Следовательно, объем метана, полученного по реакции, составит:

\[ V(CH_4) = n(CH_4) \times 22.4 \text{ л/моль} = \frac{1}{3} \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 7.47 \text{ л} \]

Так как выход продукта составляет 87%, находим фактическое количество метана:

\[ V_{реальный} = V(CH_4) \times 87\% = 7.47 \text{ л} \times 0.87 \approx 6.49 \text{ л} \]

Таким образом, при взаимодействии 4 грамм углерода с водородом при выходе продукта 87% получится примерно 6.49 литров метана.