Какой объем метана (л) нужен для производства 500кДж тепла при сгорании по уравнению CH4 + 2O2(г) ↔ CO2(г) + 2H2O

Чтобы найти объем метана, необходимый для производства 500 кДж тепла при сгорании, мы должны использовать уравнение реакции и данные о тепловом эффекте реакции.

У нас дано уравнение реакции:
CH4 + 2O2(г) ↔ CO2(г) + 2H2O

И мы знаем, что тепловой эффект этой реакции (\(\Delta H\)) равен -802 кДж/моль.

Чтобы найти объем метана, нам нужно использовать закон сохранения энергии, где количество тепла, выделяющееся в реакции, равно изменению энергии в системе. Количество тепла, выделяющееся при сгорании 1 моля метана, известно (-802 кДж/моль).

Итак, давайте проведем расчет:

1. Найдем количество молей метана, необходимое для производства 500 кДж тепла:
\[\text{Количество молей метана} = \frac{\text{количество тепла}}{\text{тепловой эффект реакции}}\]
\[\text{Количество молей метана} = \frac{500 \, \text{кДж}}{-802 \, \text{кДж/моль}}\]

Рассчитаем результат:
\[\text{Количество молей метана} \approx -0.623 \, \text{моль}\]

Обратите внимание, что знак минус означает, что реакция является экзотермической и выделяет тепло.

2. Теперь, чтобы найти объем метана, используем уравнение реакции для определения соотношения между объемами газов:
CH4 + 2O2(г) ↔ CO2(г) + 2H2O

Из уравнения видно, что каждый моль метана соответствует одному моль затраченного кислорода (O2). Таким образом, для сгорания -0.623 моль метана требуется -0.623 моль кислорода.

3. Далее, мы можем использовать соотношение идеального газа, чтобы найти объем метана (-0.623 моль) при стандартных условиях (обычно 0°C и 1 атм):
\[\text{Объем метана} = \text{Количество молей метана} \times \text{молярный объем идеального газа}\]

Mолярный объем идеального газа при стандартных условиях составляет примерно 22.4 л/моль.
\[\text{Объем метана} = -0.623 \, \text{моль} \times 22.4 \, \text{л/моль}\]

Рассчитаем результат:
\[\text{Объем метана} \approx -13.99 \, \text{л}\]

Обратите внимание, что здесь также присутствует отрицательное значение объема. Отрицательный объем означает, что газ находится в состоянии низкого давления.

Итак, понадобится примерно 14 литров метана для производства 500 кДж тепла при сгорании.