Какую массу сажи можно получить из 200 м³ метана (при 20°С), если выход продукта составляет 53%?
Чтобы определить массу сажи, которую можно получить из 200 м³ метана при выходе продукта 53%, сначала нужно найти, сколько метана находится в этих 200 м³, а затем перевести этот объем в массу.
Определим массу метана. При нормальных условиях (обычно считаются 0°С и 101,3 кПа) объем 1 моля идеального газа составляет приблизительно 22,4 литра. Однако в данном вопросе температура 20°С, что немного увеличивает объем 1 моля метана. Тем не менее, для упрощённых расчетов можно использовать 22,4 л.
Переведем 200 м³ в литры: \[ 200 \, \text{м}^3 = 200 \times 1000 = 200000 \, \text{л} \]
Рассчитаем, сколько моль метана в этом объеме: \[ n = \frac{V}{V_m} = \frac{200000 \, \text{л}}{22,4 \, \text{л/моль}} \approx 8928,57 \, \text{моль} \]
Определим массу метана. Молярная масса метана (CH₄) составляет примерно 16 г/моль. Поэтому масса метана будет: \[ m_{метана} = n \times M_{метана} = 8928,57 \, \text{моль} \times 16 \, \text{г/моль} \approx 142857,14 \, \text{г} = 142,86 \, \text{кг} \]
Рассчитаем выход сажи. Если выход продукта составляет 53%, то масса сажи получится следующим образом: \[ m_{сажа} = m_{метана} \times \frac{53}{100} = 142,86 \, \text{кг} \times 0,53 \approx 75,77 \, \text{кг} \]
Таким образом, из 200 м³ метана при выходе продукта 53% можно получить примерно 75,77 кг сажи.
