При пропускании нагретой смеси метана с водяным паром над катализатором получили 5,6 л (н. у.) водорода. Определите объем метана, вступившего в реакцию.
Для решения задачи воспользуемся уравнением реакции между метаном (CH₄) и водяным паром (H₂O), которая протекает с образованием водорода (H₂) и углекислого газа (CO₂). Уравнение реакции выглядит следующим образом:
\[ \text{CH}_4 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CO}_2 + 2 \text{H}_2 \]
Согласно стехиометрии этой реакции, 1 моль метана реагирует с 1 моль водяного пара, образуя 2 моля водорода. Исходя из этого, можно определить, сколько метана (CH₄) вступило в реакцию, зная объем образовавшегося водорода.
- Для водорода (H₂) при нормальных условиях (н. у) объем 1 моля равен 22,4 л. Значит, 5,6 л водорода — это:
\[ \text{Количество молей H}_2 = \frac{5,6 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} = 0,25 \, \text{моль} \]
- Согласно уравнению реакции, на каждую 1 моль метана получается 2 моль водорода, поэтому для получения 0,25 моль водорода нам нужно:
\[ \text{Количество молей CH}_4 = \frac{0,25 \, \text{моль H}_2}{2} = 0,125 \, \text{моль CH}_4 \]
- Теперь найдем объем метана, который вступил в реакцию. В нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л, следовательно, объем метана составит:
\[ \text{Объем CH}_4 = 0,125 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} = 2,8 \, \text{л} \]
Таким образом, объем метана, вступившего в реакцию, составляет 2,8 л.
