Сколько водорода выделяется при разложении 7 литров метана? а) Частичное разложение: 2CH4 C2H2 + 3H2 б) Полное

Рассмотрим каждую часть задачи по отдельности.

а) Частичное разложение метана:
Мы знаем, что метан (CH4) разлагается на ацетилен (C2H2) и водород (H2). В данной задаче нам нужно вычислить количество выделяющегося водорода.

Уравнение реакции разложения метана выглядит следующим образом:
2CH4 -> C2H2 + 3H2

Ясно, что для полного разложения 1 молекулы метана (CH4) образуется 3 молекулы водорода (H2).

Теперь рассмотрим данные из условия задачи: объем метана равен 7 литров. Нам нужно узнать, сколько литров водорода будет выделено.

Зная, что 1 мол газа составляет примерно 22,4 литра при стандартных условиях (0°C, 1 атм), мы можем использовать это соотношение для решения задачи.

Молекулярная масса водорода составляет около 2 г/моль, а метана около 16 г/моль.

Перейдем к решению задачи:
1. Рассчитаем количество моль метана:
Количество моль = V/Vm
где V - объем метана (7 литров), Vm - молярный объем метана (приближенно равен 22,4 л/моль)
Количество моль = 7/22,4 ≈ 0,3125 моль

2. Теперь посчитаем количество моль водорода:
По химическому уравнению мы знаем, что каждая моль метана дает 3 молекулы водорода.
Количество моль водорода = количество моль метана * коэффициент перед H2
= 0,3125 * 3
≈ 0,9375 моль

3. Итак, у нас получилось 0,9375 моль водорода.
Для перевода данного количества молей в литры, мы можем использовать обратное соотношение молярного объема и количества моль:
V = Количество моль * Vm
V = 0,9375 * 22,4
V ≈ 21 литр водорода

Таким образом, при частичном разложении 7 литров метана, будет выделено около 21 литра водорода.

б) Полное разложение метана:
Теперь рассмотрим полное разложение метана, когда он превращается в углерод (C) и водород (H2).

Уравнение реакции полного разложения метана выглядит следующим образом:
CH4 -> C + 2H2

Мы видим, что при полном разложении 1 молекулы метана образуется 2 молекулы водорода.

Следуя аналогичным шагам, как и в предыдущем случае:
1. Рассчитываем количество моль метана:
Количество моль = V/Vm
где V - объем метана (7 литров), Vm - молярный объем метана (приближенно равен 22,4 л/моль)
Количество моль = 7/22,4 ≈ 0,3125 моль

2. Рассчитываем количество моль водорода:
По химическому уравнению мы знаем, что каждая моль метана дает 2 молекулы водорода.
Количество моль водорода = количество моль метана * коэффициент перед H2
= 0,3125 * 2
≈ 0,625 моль

3. Чтобы перевести это число моль в литры, используем обратное соотношение молярного объема:
V = Количество моль * Vm
V = 0,625 * 22,4
V ≈ 13,96 литров водорода

Таким образом, при полном разложении 7 литров метана будет образовано около 13,96 литров водорода.