Каков выход ацетилена (в процентах) при превращении 1000 м3 (н.у.) метана в реакторе, что приводит к образованию 348 кг ацетилена? Пожалуйста, предоставьте максимальную подробность в объяснениях.
Крошка
Для решения данной задачи, нам необходимо использовать уравнение реакции превращения метана в ацетилен:
\[
\text{{CH}}_4 \rightarrow \text{{C}}_2\text{{H}}_2 + 2\text{{H}}_2
\]
В данном уравнении видно, что при превращении одной молекулы метана образуется одна молекула ацетилена и две молекулы водорода.
Нам дано, что образовалось 348 кг ацетилена. Чтобы найти количество ацетилена в молях, нам необходимо знать молярную массу ацетилена, которая равна 26 г/моль.
Таким образом, нам необходимо найти количество молей ацетилена, используя следующую формулу:
\[
\text{{количество молей ацетилена}} = \frac{{\text{{масса ацетилена}}}}{{\text{{молярная масса ацетилена}}}}
\]
\[
\text{{количество молей ацетилена}} = \frac{{348000}}{{26}}
\]
Получаем, что количество молей ацетилена равно 13384,6 моль.
Так как одна молекула метана превращается в одну молекулу ацетилена, количество молей метана будет равно количеству молей ацетилена:
\[
\text{{количество молей метана}} = 13384,6 \, \text{{моль}}
\]
Теперь нам необходимо найти объем метана в стандартных условиях (н.у.), который соответствует 1000 м³ метана. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
\[
pV = nRT
\]
где \(p\) - давление, \(V\) - объем газа, \(n\) - количество молей газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная и \(T\) - температура в кельвинах.
Находим объем метана при н.у.:
\[
V = \frac{{nRT}}{{p}}
\]
Так как задача говорит о "1000 м³ (н.у.) метана", то давление, \(p\), должно быть равно давлению при нормальных условиях, которое равно 101,325 кПа.
Примем \(R = 8,314 \, \text{{Дж/(моль $\cdot$ К)}}\) - значение универсальной газовой постоянной. Также заметим, что температура в задаче не указана. Однако, обычно для расчетов используют комнатную температуру, которая равна примерно 298 К.
Подставим все значения в уравнение:
\[
V = \frac{{13384,6 \cdot 8,314 \cdot 298}}{{101,325}}
\]
Вычисляя эту формулу, получаем, что объем метана при н.у. составляет примерно 394,3 м³.
Итак, выход ацетилена равен процентному содержанию ацетилена в исходном метане. Чтобы найти этот процент, нам необходимо разделить количество моляр ацетилена на количество молей метана, и умножить на 100:
\[
\text{{выход ацетилена}} = \frac{{\text{{количество молей ацетилена}}}}{{\text{{количество молей метана}}}} \times 100
\]
\[
\text{{выход ацетилена}} = \frac{{13384,6}}{{13384,6}} \times 100
\]
Таким образом, выход ацетилена составляет 100%.
\[
\text{{CH}}_4 \rightarrow \text{{C}}_2\text{{H}}_2 + 2\text{{H}}_2
\]
В данном уравнении видно, что при превращении одной молекулы метана образуется одна молекула ацетилена и две молекулы водорода.
Нам дано, что образовалось 348 кг ацетилена. Чтобы найти количество ацетилена в молях, нам необходимо знать молярную массу ацетилена, которая равна 26 г/моль.
Таким образом, нам необходимо найти количество молей ацетилена, используя следующую формулу:
\[
\text{{количество молей ацетилена}} = \frac{{\text{{масса ацетилена}}}}{{\text{{молярная масса ацетилена}}}}
\]
\[
\text{{количество молей ацетилена}} = \frac{{348000}}{{26}}
\]
Получаем, что количество молей ацетилена равно 13384,6 моль.
Так как одна молекула метана превращается в одну молекулу ацетилена, количество молей метана будет равно количеству молей ацетилена:
\[
\text{{количество молей метана}} = 13384,6 \, \text{{моль}}
\]
Теперь нам необходимо найти объем метана в стандартных условиях (н.у.), который соответствует 1000 м³ метана. Для этого воспользуемся уравнением состояния идеального газа:
\[
pV = nRT
\]
где \(p\) - давление, \(V\) - объем газа, \(n\) - количество молей газа, \(R\) - универсальная газовая постоянная и \(T\) - температура в кельвинах.
Находим объем метана при н.у.:
\[
V = \frac{{nRT}}{{p}}
\]
Так как задача говорит о "1000 м³ (н.у.) метана", то давление, \(p\), должно быть равно давлению при нормальных условиях, которое равно 101,325 кПа.
Примем \(R = 8,314 \, \text{{Дж/(моль $\cdot$ К)}}\) - значение универсальной газовой постоянной. Также заметим, что температура в задаче не указана. Однако, обычно для расчетов используют комнатную температуру, которая равна примерно 298 К.
Подставим все значения в уравнение:
\[
V = \frac{{13384,6 \cdot 8,314 \cdot 298}}{{101,325}}
\]
Вычисляя эту формулу, получаем, что объем метана при н.у. составляет примерно 394,3 м³.
Итак, выход ацетилена равен процентному содержанию ацетилена в исходном метане. Чтобы найти этот процент, нам необходимо разделить количество моляр ацетилена на количество молей метана, и умножить на 100:
\[
\text{{выход ацетилена}} = \frac{{\text{{количество молей ацетилена}}}}{{\text{{количество молей метана}}}} \times 100
\]
\[
\text{{выход ацетилена}} = \frac{{13384,6}}{{13384,6}} \times 100
\]
Таким образом, выход ацетилена составляет 100%.
Знаешь ответ?