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:

$$2C{H}_4⟶C_2{H}_2+3H_2$$

где $C{H}_4$ - метан, $C_2{H}_2$ - 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: $P=1атм=101325Па$ и $T=273.15K$.

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

$$n_{C{H}_4}=\frac{PV}{RT}$$
$$n_{C{H}_4}=\frac{101325\times 448}{8.314\times 273.15}$$
$$n_{C{H}_4}\approx 16.04моль$$

2. Теперь, используя коэффициенты в уравнении реакции Кучерова, мы можем определить количество вещества ацетилена, полученного в результате реакции $n_{C_2{H}_2}$.

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:

$$n_{C_2{H}_2}=\frac{n_{C{H}_4}}{2}$$
$$n_{C_2{H}_2}=\frac{16.04}{2}$$
$$n_{C_2{H}_2}=8.02моль$$

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

Молярная масса ацетилена ($C_2{H}_2$) состоит из 2 атомов углерода (12.01 г/моль) и 2 атомов водорода (1.01 г/моль), что дает нам молярную массу $26.04г/моль$.

$$m_{C_2{H}_2}=n_{C_2{H}_2}\times M_{C_2{H}_2}$$
$$m_{C_2{H}_2}=8.02\times 26.04$$
$$m_{C_2{H}_2}\approx 208.93г$$

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