Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать знание о законе сохранения массы и знать химическое уравнение реакции горения метана.
Сначала давайте запишем уравнение реакции горения метана:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
Из уравнения видно, что каждая молекула метана (CH4) реагирует с двумя молекулами кислорода (O2) и образует одну молекулу диоксида углерода (CO2) и две молекулы воды (H2O).
У нас уже есть информация о объеме аммиака (NH3), который был получен - 112 дм³. Чтобы вычислить массу прореагировавшего метана, нам нужно выполнить несколько шагов:
Шаг 1: Вычислить количество вещества аммиака (NH3)
Для этого мы используем уравнение состояния идеального газа PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.
Так как у нас есть объем (112 дм³) и условия нормальных условиях (н.у.), мы можем использовать следующие значения:
P = 1 атм
V = 112 дм³
R = 0,0821 л·атм/(моль·К)
T = 273 К
Мы можем перевести объем из дециметров к литрам, умножив его на 1 л/10 дм³, чтобы получить объем в литрах.
V = 112 дм³ * (1 л/10 дм³) = 11,2 л
Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа для вычисления количества вещества аммиака (NH3):
PV = nRT
1 атм * 11,2 л = n * 0,0821 л·атм/(моль·К) * 273 К
11,2 = n * 22,414
Решая уравнение для n, мы получаем:
n = 11,2 л / 22,414 л/моль = 0,5 моль
теперь мы знаем количество вещества аммиака (NH3), полученного в реакции, в молях.
Шаг 2: Вычислить количество вещества метана (CH4)
Из уравнения реакции горения метана мы видим, что 1 моль метана (CH4) реагирует с 2 молями воды (H2O). Таким образом, для получения 0,5 моля аммиака (NH3), нам понадобится 0,25 моль метана (CH4).
Шаг 3: Вычислить массу метана (CH4)
Теперь у нас есть количество вещества метана (CH4) в молях. Чтобы вычислить массу метана, мы можем использовать молярную массу метана.
Молярная масса метана (CH4) равна сумме масс атомов углерода (С) и водорода (Н), приведенных на периодической системе, и умноженную на количество атомов каждого элемента в молекуле метана:
М(C) = 12,01 г/моль
М(H) = 1,008 г/моль
Теперь мы можем использовать выражение связи между массой вещества, количеством вещества и молярной массой (m = n * М), чтобы вычислить массу метана:
m = 0,25 моль * 16,042 г/моль = 4,0055 г
Таким образом, требуемая масса прореагировавшего метана составляет примерно 4,01 г.
Сначала давайте запишем уравнение реакции горения метана:
CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O
Из уравнения видно, что каждая молекула метана (CH4) реагирует с двумя молекулами кислорода (O2) и образует одну молекулу диоксида углерода (CO2) и две молекулы воды (H2O).
У нас уже есть информация о объеме аммиака (NH3), который был получен - 112 дм³. Чтобы вычислить массу прореагировавшего метана, нам нужно выполнить несколько шагов:
Шаг 1: Вычислить количество вещества аммиака (NH3)
Для этого мы используем уравнение состояния идеального газа PV = nRT, где P - давление, V - объем, n - количество молей, R - универсальная газовая постоянная, T - температура.
Так как у нас есть объем (112 дм³) и условия нормальных условиях (н.у.), мы можем использовать следующие значения:
P = 1 атм
V = 112 дм³
R = 0,0821 л·атм/(моль·К)
T = 273 К
Мы можем перевести объем из дециметров к литрам, умножив его на 1 л/10 дм³, чтобы получить объем в литрах.
V = 112 дм³ * (1 л/10 дм³) = 11,2 л
Теперь мы можем использовать уравнение состояния идеального газа для вычисления количества вещества аммиака (NH3):
PV = nRT
1 атм * 11,2 л = n * 0,0821 л·атм/(моль·К) * 273 К
11,2 = n * 22,414
Решая уравнение для n, мы получаем:
n = 11,2 л / 22,414 л/моль = 0,5 моль
теперь мы знаем количество вещества аммиака (NH3), полученного в реакции, в молях.
Шаг 2: Вычислить количество вещества метана (CH4)
Из уравнения реакции горения метана мы видим, что 1 моль метана (CH4) реагирует с 2 молями воды (H2O). Таким образом, для получения 0,5 моля аммиака (NH3), нам понадобится 0,25 моль метана (CH4).
Шаг 3: Вычислить массу метана (CH4)
Теперь у нас есть количество вещества метана (CH4) в молях. Чтобы вычислить массу метана, мы можем использовать молярную массу метана.
Молярная масса метана (CH4) равна сумме масс атомов углерода (С) и водорода (Н), приведенных на периодической системе, и умноженную на количество атомов каждого элемента в молекуле метана:
М(C) = 12,01 г/моль
М(H) = 1,008 г/моль
Масса метана (CH4) = (12,01 г/моль * 1) + (1,008 г/моль * 4) = 12,01 г/моль + 4,032 г/моль = 16,042 г/моль
Теперь мы можем использовать выражение связи между массой вещества, количеством вещества и молярной массой (m = n * М), чтобы вычислить массу метана:
m = 0,25 моль * 16,042 г/моль = 4,0055 г
Таким образом, требуемая масса прореагировавшего метана составляет примерно 4,01 г.