Номер 8-16, страница 98 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

8-16. Вычислите объем метана и объем кислорода, которые потребуются для получения 100 л водорода по методу конверсии метана. Рассчитайте объем оксида углерода(II), который при этом образуется. (Объемы газов приводятся при одинаковых условиях.)

Дано:

$V(H_2) = 100$ л

Все объемы газов приведены при одинаковых условиях.

Найти:

$V(CH_4)$ - ?

$V(O_2)$ - ?

$V(CO)$ - ?

Решение:

В задаче описан метод получения водорода конверсией метана с участием кислорода. При этом образуется оксид углерода(II). Этот процесс является неполным (парциальным) окислением метана. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$2CH_4 + O_2 \rightarrow 2CO + 4H_2$

Поскольку объемы всех газов (исходных и продуктов) измеряются при одинаковых условиях (температуре и давлении), можно воспользоваться законом объемных отношений Гей-Люссака. Согласно этому закону, объемы реагирующих и образующихся газов соотносятся как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Из уравнения реакции следует соотношение объемов:

$V(CH_4) : V(O_2) : V(CO) : V(H_2) = 2 : 1 : 2 : 4$

Используя это соотношение и известный объем водорода ($V(H_2) = 100$ л), рассчитаем объемы метана, кислорода и оксида углерода(II).

1. Вычисление объема метана ($CH_4$):

Составим пропорцию для водорода и метана:

$\frac{V(CH_4)}{V(H_2)} = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}$

Отсюда находим объем метана:

$V(CH_4) = \frac{1}{2} \times V(H_2) = \frac{1}{2} \times 100 \text{ л} = 50 \text{ л}$

2. Вычисление объема кислорода ($O_2$):

Составим пропорцию для водорода и кислорода:

$\frac{V(O_2)}{V(H_2)} = \frac{1}{4}$

Отсюда находим объем кислорода:

$V(O_2) = \frac{1}{4} \times V(H_2) = \frac{1}{4} \times 100 \text{ л} = 25 \text{ л}$

3. Вычисление объема оксида углерода(II) ($CO$):

Составим пропорцию для водорода и оксида углерода(II):

$\frac{V(CO)}{V(H_2)} = \frac{2}{4} = \frac{1}{2}$

Отсюда находим объем оксида углерода(II):

$V(CO) = \frac{1}{2} \times V(H_2) = \frac{1}{2} \times 100 \text{ л} = 50 \text{ л}$

Ответ: для получения 100 л водорода потребуется 50 л метана и 25 л кислорода. При этом образуется 50 л оксида углерода(II).