Какова масса продукта, полученного в результате реакции Кучерова, при использовании 448 л (н.у.) метана (1500°С

Для решения данной задачи по химии, мы можем использовать уравнение реакции Кучерова и закон пропорций в химии. Реакция Кучерова гласит:

\[2CH_4 \longrightarrow C_2H_2 + 3H_2\]

где \(CH_4\) - метан, \(C_2H_2\) - ацетилен, \(H_2\) - водород.

Нам дано, что было использовано 448 л (н.у.) метана для производства ацетилена. Нужно определить массу ацетилена, полученного в результате реакции.

Для того чтобы решить задачу, мы сначала должны найти количество вещества метана, а затем использовать коэффициенты в уравнении реакции Кучерова, чтобы определить количество вещества ацетилена.

1. Найдем количество вещества метана, используя уравнение состояния идеального газа \(PV = nRT\), где
\(P\) - давление (н.у.),
\(V\) - объем газа,
\(n\) - количество вещества,
\(R\) - универсальная газовая постоянная,
\(T\) - абсолютная температура.

В данной задаче мы используем нормальные условия (н.у.), поэтому можно использовать следующие значения: \(P = 1 \, атм = 101325 \, Па\) и \(T = 273.15 \, K\).

Зная значение объема метана (\(448 \, л\)) и подставляя значения в уравнение, можно найти количество вещества метана.

\[n_{CH_4} = \frac{{PV}}{{RT}}\]
\[n_{CH_4} = \frac{{101325 \times 448}}{{8.314 \times 273.15}}\]
\[n_{CH_4} \approx 16.04 \, моль\]

2. Теперь, используя коэффициенты в уравнении реакции Кучерова, мы можем определить количество вещества ацетилена, полученного в результате реакции \(n_{C_2H_2}\).

Из реакции Кучерова видно, что между метаном и ацетиленом существует соотношение 2:1. Это означает, что каждые 2 молекулы метана будут реагировать и образовывать 1 молекулу ацетилена.

Таким образом, количество вещества ацетилена, полученного в результате реакции, будет половиной количества вещества метана:

\[n_{C_2H_2} = \frac{{n_{CH_4}}}{2}\]
\[n_{C_2H_2} = \frac{{16.04}}{2}\]
\[n_{C_2H_2} = 8.02 \, моль\]

3. Наконец, чтобы определить массу ацетилена (\(m\)), полученного в результате реакции, мы используем массу ацетилена в одной молекуле.

Молярная масса ацетилена (\(C_2H_2\)) состоит из 2 атомов углерода (12.01 г/моль) и 2 атомов водорода (1.01 г/моль), что дает нам молярную массу \(26.04 \, г/моль\).

\[m_{C_2H_2} = n_{C_2H_2} \times M_{C_2H_2}\]
\[m_{C_2H_2} = 8.02 \times 26.04\]
\[m_{C_2H_2} \approx 208.93 \, г\]

Итак, масса ацетилена, полученного в результате реакции Кучерова при использовании 448 л (н.у.) метана, равна примерно 208.93 грамма.