Какое количество сажи будет получено и какой объем водорода можно получить путем пиролиза 20 литров метана?

Содержание вопроса: Пиролиз метана

Объяснение: Пиролиз - это процесс, при котором органические вещества, такие как метан, разлагаются при высоких температурах без доступа кислорода. В результате пиролиза метана образуются несколько продуктов, включая сажу и водород.

Для решения этой задачи сначала нужно знать химическую формулу пиролиза метана:

CH4 → C + 2H2

Из этой формулы видно, что при пиролизе 1 молекулы метана образуется 1 молекула углерода (сажи) и 2 молекулы водорода.

Затем, используя молярную массу каждого элемента, можно рассчитать количество сажи и объем водорода, получаемого из 20 литров метана.

Молярная масса метана (CH4) равна примерно 16 г/моль.

Для расчета количества сажи, используйте молярную массу углерода (C), которая равна примерно 12 г/моль.

Для расчета объема водорода, используйте молярную массу водорода (H2), которая равна примерно 2 г/моль.

Теперь мы можем провести расчеты:

1. Расчет количества сажи:
- Рассчитаем количество молекул метана в 20 литрах.
- Переведем количество молекул метана в количество молекул углерода (сажи) с помощью коэффициента 1:1 из химической формулы.
- Рассчитаем количество углерода в граммах, используя молярную массу углерода (12 г/моль).

2. Расчет объема водорода:
- Рассчитаем количество молекул водорода, используя коэффициент 2 из химической формулы.
- Рассчитаем объем водорода в литрах, используя молярную массу водорода (2 г/моль).

Демонстрация:
Задача: Какое количество сажи будет получено и какой объем водорода можно получить путем пиролиза 20 литров метана?

Решение:
Шаг 1: Расчет количества сажи
- Количество молекул метана в 20 литрах равно (число Авогадро) * (объем метана / молярный объем газа).
- Количество молекул метана = (число Авогадро) * (20 литров / 22.4 литра/моль) ≈ 8.93 * 10^22 молекул.
- Количество углерода = количество молекул метана ≈ 8.93 * 10^22 молекул.
- Масса углерода = количество углерода * молярная масса углерода ≈ 8.93 * 10^22 молекул * 12 г/моль.

Шаг 2: Расчет объема водорода
- Количество молекул водорода = количество молекул метана * 2 (из химической формулы) ≈ 1.79 * 10^23 молекул.
- Объем водорода ≈ (количество молекул водорода * молярный объем газа) / (число Авогадро) ≈ (1.79 * 10^23 молекул * 22.4 литра/моль) / (6.022 * 10^23 молекул/моль).

Таким образом, количество сажи, полученной путем пиролиза 20 литров метана, будет примерно равно массе углерода, рассчитанной на шаге 1. Объем водорода будет примерно равен объему, рассчитанному на шаге 2.

Рекомендация: Чтобы лучше понять и запомнить процесс пиролиза метана и расчеты, связанные с ним, рекомендуется изучить химическую формулу реакции и основные понятия молярной массы и стехиометрии. Также полезно проводить больше практических задач на расчеты в химии.

Проверочное упражнение: Сколько граммов сажи и какой объем водорода можно получить путем пиролиза 50 литров метана? (Молярная масса углерода: 12 г/моль, молярная масса водорода: 2 г/моль)