Question

Какой объём природного газа, который содержит метан (объемная доля 96%), азот, благородные газы, оксиды углерода и незначительные количества других примесей, потребуется для получения водорода, при помощи которого можно восстановить оксид молибдена 6 массой 14,4 кг? Водород получают конверсией природного газа с водяным паром. Выход водорода составляет 80% . Объем рассчитайте при н.у. Ответ должен получиться 2,92 кубических метра... Нужно решение!!!(

Answer 1

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Бойля-Мариотта и уравнение состояния идеального газа.

1. Найти количество молекул метана:

Сначала найдем количество молекул метана, используя его массу и молярную массу. Молярная масса метана (CH₄) равна приблизительно 16 г/моль.

\[ \text{Молярная масса метана} = 16 \, \text{г/моль} \]

\[ \text{Количество молекул метана} = \frac{\text{Масса метана}}{\text{Молярная масса метана}} \]

\[ \text{Количество молекул метана} = \frac{96\% \times \text{Объем}}{16 \, \text{г/моль}} \]

2. Реакция конверсии метана с водяным паром:

Реакция: \( \text{CH₄(g)} + \text{H₂O(g)} \rightarrow \text{CO(g)} + 3\text{H₂(g)} \)

Согласно уравнению, 1 моль метана дает 3 моли водорода. Таким образом, количество молекул водорода равно \(3 \times \text{Количество молекул метана}\).

3. Рассчитать объем водорода при нормальных условиях (н.у.):

По уравнению состояния идеального газа:

\[ PV = nRT \]

Где: - \( P \) - давление (при нормальных условиях \( P = 1 \, \text{атм} \)), - \( V \) - объем газа, - \( n \) - количество молекул газа, - \( R \) - универсальная газовая постоянная (приблизительно \(0.0821 \, \text{л} \cdot \text{атм} / \text{моль} \cdot \text{К}\)), - \( T \) - температура (при нормальных условиях \( T = 273 \, \text{K} \)).

Таким образом, можно рассчитать объем водорода:

\[ V_{\text{водорода}} = \frac{n_{\text{водорода}}RT}{P} \]

Подставим значения и решим уравнение.

4. Подсчитать количество молекул молибдена:

Из условия известна масса молибдена (Mo), а его молярная масса приблизительно равна 95,95 г/моль. Таким образом, количество молекул молибдена равно:

\[ \text{Количество молекул молибдена} = \frac{\text{Масса молибдена}}{\text{Молярная масса молибдена}} \]

5. Сравнить количество молекул водорода и молибдена:

Если количество молекул водорода больше или равно количеству молекул молибдена, то весь молибден будет восстановлен. Иначе, восстановится только часть молибдена, и ответ не будет соответствовать условиям задачи.

Решив эти шаги, вы сможете получить ответ на задачу. Не забудьте использовать правильные единицы измерения и конвертировать их при необходимости.