Какое количество природного газа может заменить 2 грамма водорода, чтобы получить одинаковое количество теплоты

Чтобы решить эту задачу, нам нужно знать соотношение массы водорода и природного газа, а также учитывать их теплоту сгорания.

Давайте начнем с выражения уравнений реакций сгорания водорода и природного газа:

1. Водород:
\[2H_2 (г) + O_2 (г) \rightarrow 2H_2O (ж)\]

2. Природный газ (предположим, что это метан):
\[CH_4 (г) + 2O_2 (г) \rightarrow CO_2 (г) + 2H_2O (ж)\]

Теперь давайте рассмотрим количество вещества (молей) водорода и природного газа. Молярная масса водорода составляет приблизительно 2 г/моль, тогда как молярная масса метана (основного компонента природного газа) - около 16 г/моль.

Поскольку нам дано 2 г водорода, мы можем рассчитать количество молей водорода, разделив массу на молярную массу:
\[n(H_2) = \frac{{2 \ г}}{{2 \ г/моль}} = 1 \ моль \ H_2\]

Теперь, чтобы узнать, сколько газа нужно, чтобы заменить эти 2 грамма водорода, мы должны установить молярное соотношение между метаном и водородом.

Из уравнений реакции мы видим, что для сгорания одной моли метана требуется две моли водорода. Таким образом, соответствие составляет 1:2.

Таким образом, для замещения 2 г водорода этим метаном, нам понадобится:
\[n(CH_4) = n(H_2) / 2 = 0.5 \ моль \ CH_4\]

Наконец, чтобы рассчитать количество самостоятельного газа в граммах, используем его молярную массу:
\[m(CH_4) = n(CH_4) \cdot M(CH_4) = 0.5 \ моль \cdot 16 \ г/моль = 8 \ г\]

Таким образом, 2 г водорода можно заменить 8 г природного газа (в данном случае, метана) для получения одинакового количества выделяемой теплоты при сгорании.