Question

1)На опалення будинку об'ємом 60 м3 на місяць витрачають метану об'ємом 240 м3. Обчисліть обсяг кисню, який потрібний для згоряння цих порцій метану, та обсяги продуктів реакції (обсяги газованих реагентів продуктів виміряні за однакових умов). 2)Визначте, чи вистачить хлору об'ємом 90 л на повне хлорування метану об'ємом 25 л (обсяги газованих реагентів та продуктів виміряні за однакових умов).

Answer 1

Ответ:

1. У реакції згорання одного молекули метану витрачається дві молекули кисню, тому для згорання 240 м3 метану потрібно 2*240 = 480 м3 кисню.

Так як обсяги продуктів реакції вимірювалися за однакових умов, то обсяг продуктів також дорівнює 480 м3, а саме: 240 м3 вуглекислого газу та 240 м3 водяної пари.

2. Рівняння реакції хлорування метану: CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl.

Оскільки на один молекулу метану потрібно одна молекула хлору, то для повного хлорування 25 л метану потрібно 25 л хлору.

Отже, для реакції повного хлорування метану вистачить 90 л хлору, тому що цей об'єм більший за необхідний

Answer 2

1. Спочатку обчислимо, які масові співвідношення водню і кисню у метану (CH4) та продуктах його згоряння (водяна пара - H2O):

M(CH4) = 12.01 г/моль (маса вуглецю в метані) M(H2) = 2.02 г/моль (маса водню в метані) M(O2) = 32.00 г/моль (маса кисню в молекулі кисню) M(H2O) = 18.02 г/моль (маса води)

В метані (CH4) 1 моль вуглецю і 4 молі водню. Таким чином, масове співвідношення вуглецю і водню у метані:

Вуглець: (1 × 12.01 г/моль) = 12.01 г Водень: (4 × 2.02 г/моль) = 8.08 г

Під час згоряння метану в однакових умовах водяна пара (H2O) буде масовою оболонкою водню:

Водень: (2 × 1.01 г/моль) = 2.02 г Кисень: (1 × 32.00 г/моль) = 32.00 г

Тепер обчислимо кількість метану та кисню, яку потрібно для опалення будинку:

Маса метану = об'єм метану / густина метану Маса метану = 240 м3 * (12.01 г/моль) / 1000 г/м3 = 2.88 кг

Для згоряння 1 молекули метану потрібно 2 молекули кисню (згідно з реакцією):

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Таким чином, для згоряння 1 молекули метану потрібно 2 молекули кисню. Оскільки масові співвідношення водню і кисню у метані і воді однакові, то для кожної молекули метану потрібно 2 молекули кисню.

Отже, для згоряння 2.88 кг метану потрібно:

Кількість молекул метану = (2.88 кг / 16.04 г/моль) * 6.02 x 10^23 молекул/моль = 1.07 x 10^24 молекул метану

Кількість молекул кисню = 2.07 x 10^24 молекул метану (так як для кожної молекули метану потрібно 2 молекули кисню)

Об'єм кисню, який потрібен для згоряння цього метану, буде такий же, як об'єм метану, тобто 240 м3.

2. Для повного хлорування метану (CH4) потрібно реакцію з хлором (Cl2) відповідно до наступної реакції:

CH4 + 2Cl2 -> CCl4 + 4HCl

Оскільки для 1 молекули метану потрібно 2 молекули хлору, обчислимо кількість молекул хлору, необхідних для хлорування 25 л метану (об'єм газів ми можемо розглядати у молях при однакових умовах):

Кількість молекул метану = (25 л / 24 л/моль) * 6.02 x 10^23 молекул/моль = 6.27 x 10^23 молекул метану

Кількість молекул хлору, необхідних для хлорування цього метану, буде вдвічі більше:

Кількість молекул хлору = 2 * 6.27 x 10^23 молекул метану = 1.25 x 10^24 молекул хлору

Об'єм хлору, який потрібен для цього, буде такий же, як об'єм метану, тобто 25 л. Таким чином, об'єм хлору об'ємом 90 л буде достатнім для повного хлорування 25 л метану.