Давайте разберём задачу пошагово и подробно объясним решение.
Дано:
- Объем водорода, полученного при реакции: ( V_{H_2} = 5,6,л ) (н.у. — при нормальных условиях).
- Реакция происходит между метаном (( CH_4 )) и водяным паром (( H_2O )) на катализаторе.
Шаг 1. Запишем уравнение реакции
При нагревании метана с водяным паром на катализаторе происходит реакция парового реформинга:
[
CH_4 + H_2O \rightarrow CO + 3H_2
]
Здесь:
- 1 молекула метана реагирует с 1 молекулой воды,
- в результате образуется 1 молекула монооксида углерода (( CO )) и 3 молекулы водорода (( H_2 )).
Шаг 2. Отношение молекул
Из уравнения реакции видно, что:
- 1 молекула ( CH_4 ) даёт 3 молекулы ( H_2 ).
Это значит, что соотношение между вступившими в реакцию газами по молям:
[
\text{Моли } H_2 = 3 \times \text{Моли } CH_4
]
Шаг 3. Используем отношение объемов
При условии, что температуры и давления стандартные (нормальные условия), объемы газов пропорциональны количеству молей. Тогда:
[
V_{H_2} = 3 \times V_{CH_4}
]
где:
- ( V_{H_2} ) — объем выделенного водорода,
- ( V_{CH_4} ) — объем метана, вступившего в реакцию.
Шаг 4. Находим объем метана
Перепишем:
[
V_{CH_4} = \frac{V_{H_2}}{3} = \frac{5,6,л}{3} \approx 1,87,л
]
Ответ:
Объем метана, вступившего в реакцию, составил примерно 1,87 литра при нормальных условиях.
Итог
При реакциях, в ходе которых образуется 3 молекулы водорода на одну молекулу метана, объем метана, вступившего в реакцию, равен объему водорода, разделённому на 3.
