Какой объем сажи и сколько граммов водорода можно получить при пиролизе 20 литров метана?

Для того чтобы решить данную задачу, нам необходимо знать химическое уравнение, описывающее процесс пиролиза метана.

Уравнение реакции пиролиза метана (CH4):
\[CH_4 \to C + 2H_2\]

Из уравнения видно, что при пиролизе 1 молекулы метана образуется 1 молекула углерода (C) и 2 молекулы водорода (H2).

Теперь, чтобы найти объем сажи, который образуется при пиролизе 20 литров метана, мы должны знать, сколько молекул метана содержится в 20 литрах. Для этого нам понадобится уточнить условия задачи. Какую температуру и давление мы предполагаем?

Предположим, что метан находится при нормальных условиях температуры и давления (0°C и 1 атмосфера давления).
Молярный объем при нормальных условиях температуры и давления равен 22,4 л/моль.

Теперь мы можем рассчитать количество молей метана, содержащихся в 20 литрах. Для этого нам необходимо разделить объем на молярный объем:
\[n = \frac{V}{V_m}\]
\[n = \frac{20\,л}{22,4\,л/моль} \approx 0,89\,моль\]

По уравнению реакции мы знаем, что для каждой молекулы метана образуется 2 молекулы водорода. Таким образом, из 0,89 моля метана получим вдвое больше молей водорода:
\[n(H_2) = 2 \cdot n(CH_4) = 2 \cdot 0,89{\,моль} = 1,78{\,моль}\]

Теперь мы можем рассчитать объем водорода по аналогии с метаном, зная количество молей:
\[V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 1,78{\,моль} \cdot 22,4{\,л/моль} \approx 39,9{\,л}\]

Таким образом, при пиролизе 20 литров метана будут получены около 39,9 литров водорода.

Отмечу, что при реальных условиях проведения реакции пиролиза результаты могут отличаться из-за температуры, давления и других факторов. Также следует помнить, что природная газовая смесь метана обычно содержит различные примеси, которые могут повлиять на количество образуемого водорода.