Для решения этой задачи мы можем использовать закон давления и температуры газов Avogadro. Согласно этому закону, одинаковые объемы газов при одинаковых условиях давления и температуры содержат одинаковое число молекул.
Сначала найдем количество метана (CH4), которое разложилось на водород (H2) и углерод (C):
1 молекула метана (CH4) разлагается на 2 молекулы водорода (H2) и 1 молекулу углерода (C).
Поскольку объемная доля выхода водорода составляет 60%, то из каждых 250 л метана будут получаться 150 л водорода.
Теперь мы должны перевести объем в литры в количество молекул водорода, чтобы найти массу водорода. Для этого нужно воспользоваться уравнением идеального газа:
PV = nRT,
где P - давление, V - объем, n - количество молей газа, R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура.
Так как объемы газов измерены при одинаковых условиях, то можно рассматривать их как один газ.
По уравнению состояния газа мы можем перевести объем в молемы, зная, что 1 моль любого газа при стандартных условиях (1 атм, 0°C) занимает примерно 22,4 литра.
Таким образом, 150 л водорода при стандартных условиях составляют:
150 / 22.4 ≈ 6,7 моль H2.
Теперь мы можем найти массу водорода (H2) по его молярной массе:
M(H2) = 2 г/моль.
Масса водорода:
6,7 моль * 2 г/моль ≈ 13,4 г.
Итак, объем 250 л метана разложится на примерно 13,4 г водорода.
