Номер 2, страница 225 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• *2. Рассчитайте объем $CO_2$ (н. у.) возвращенного в круговорот углерода в результате деятельности метано окисляющих бактерий, если ими было утилизировано из воздуха 4,8 т $CH_4$. Масса $CH_4$ в атмосфере равна $4,3 \cdot 10^8$ т, а общая масса $CO_2$ $2,3 \cdot 10^{12}$ т. Процесс биологического окисления метана идет ступенчато: $CH_4 \to CH_3OH \to HCHo \to HCOOH \to CO_2$

*2. Дано:

$m(CH_4) = 4,8 \text{ т}$

Условия нормальные (н. у.)

Перевод в СИ:

$m(CH_4) = 4,8 \text{ т} = 4,8 \cdot 10^3 \text{ кг} = 4,8 \cdot 10^6 \text{ г}$

Найти:

$V(CO_2) - ?$

Решение:

Процесс биологического окисления метана представляет собой цепь последовательных превращений: $CH_4 \rightarrow CH_3OH \rightarrow HCHo \rightarrow HCOOH \rightarrow CO_2$. Для расчета нам необходимо суммарное уравнение реакции, которое отражает превращение исходного вещества (метана) в конечный продукт (углекислый газ). Суммарное уравнение полного окисления метана выглядит так:

$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$

Из уравнения реакции следует, что из 1 моля метана ($CH_4$) образуется 1 моль углекислого газа ($CO_2$). Следовательно, их количества вещества равны:

$n(CH_4) = n(CO_2)$

1. Рассчитаем молярную массу метана ($CH_4$):

$M(CH_4) = Ar(C) + 4 \cdot Ar(H) = 12 + 4 \cdot 1 = 16 \text{ г/моль}$

2. Найдем количество вещества утилизированного метана:

$n(CH_4) = \frac{m(CH_4)}{M(CH_4)} = \frac{4,8 \cdot 10^6 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 0,3 \cdot 10^6 \text{ моль}$

3. Согласно стехиометрии реакции, количество вещества образовавшегося углекислого газа равно количеству вещества метана:

$n(CO_2) = n(CH_4) = 0,3 \cdot 10^6 \text{ моль}$

4. Рассчитаем объем углекислого газа при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 0,3 \cdot 10^6 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 6,72 \cdot 10^6 \text{ л}$

Для наглядности можно перевести объем в кубические метры, зная, что $1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$:

$V(CO_2) = 6,72 \cdot 10^6 \text{ л} = 6720 \text{ м}^3$

Информация об общей массе метана и углекислого газа в атмосфере в условии задачи является избыточной и не используется в расчетах.

Ответ: объем $CO_2$, возвращенного в круговорот углерода, составляет $6,72 \cdot 10^6 \text{ л}$ (или $6720 \text{ м}^3$).