Чтобы найти массу углерода, необходимую для реакции с водородом (H₂) при образовании метана (CH₄), необходимо сначала записать уравнение реакции:
[ C + 2H_2 \rightarrow CH_4 ]
Из уравнения видно, что 1 моль углерода (C) реагирует с 2 мoles водорода (H₂) для образования 1 моль метана.
Сначала найдем количество вещества водорода в молях. Для этого воспользуемся формулой, где 1 моль газа при нормальных условиях занимает объем примерно 22.4 литра:
[
n(H_2) = \frac{V}{V_{мол}} = \frac{6.72 , \text{л}}{22.4 , \text{л/моль}} = 0.3 , \text{моль}
]
Теперь, чтобы узнать, сколько углерода необходимо, воспользуемся соотношением из уравнения реакции. Поскольку нам нужно 1 моль углерода на 2 моля водорода, то:
[
n(C) = \frac{n(H_2)}{2} = \frac{0.3 , \text{моль}}{2} = 0.15 , \text{моль}
]
Теперь, чтобы найти массу углерода, умножим количество вещества на молярную массу углерода. Молярная масса углерода (C) составляет примерно 12 г/моль:
[
m(C) = n(C) \times M(C) = 0.15 , \text{моль} \times 12 , \text{г/моль} = 1.8 , \text{г}
]
Таким образом, масса углерода, необходимая для реакции с 6.72 литрами водорода при образовании метана, составляет 1.8 грамма.
