Дано уравнение химической реакции: СН4+202 — СО2+2Н2О сколько литров газа метана (СН4) и газа кислорода (О2) (н.у.) потребуется для получения 9 граммов воды?
Для решения задачи сначала найдем, сколько молей воды (H₂O) содержится в 9 граммах.
Вычисление молекулярной массы воды (H₂O):
\[ \text{Молярная масса H}_2\text{O} = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль} \]Количество молей воды в 9 граммах:
\[ n(H_2O) = \frac{9 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль} \]Из уравнения реакции видно, что 2 моль воды образуются из 1 моля метана (CH₄) и 2 моль кислорода (O₂): \[ \text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \]
Следовательно, для получения 2 молей воды требуется 1 моль метана и 2 моли кислорода.
Определим, сколько моль метана (CH₄) и кислорода (O₂) требуется для получения 0.5 моль воды: Для 0.5 моль воды требуется:
- Метана: \[ n(CH_4) = \frac{0.5}{2} = 0.25 \text{ моль} \]
- Кислорода: \[ n(O_2) = 0.5 \text{ моль воды} \cdot \frac{2 \text{ моль O}_2}{2 \text{ моль H}_2O} = 0.5 \text{ моль O}_2 \]
Переводим моли в литры при нормальных условиях (н.у.):
При нормальных условиях 1 моль газа занимает 22.4 литра:- Для метана: \[ V(CH_4) = n(CH_4) \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 0.25 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 5.6 \text{ л} \]
- Для кислорода: \[ V(O_2) = n(O_2) \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 0.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 11.2 \text{ л} \]
Таким образом, для получения 9 граммов воды необходимо:
- 5.6 литра метана (CH₄)
- 11.2 литра кислорода (O₂)
