Номер 5, страница 62 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

5. Напишите уравнение реакции пиролиза метана с образованием водорода и углерода. Найдите массу углерода, который может быть получен при полном разложении $44,8 \text{ дм}^3 \text{ (н. у.)}$ метана.

Дано:

$V(CH_4) = 44,8 \text{ дм}^3$ (н. у.)

$V(CH_4) = 44,8 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

$m(C) - ?$

Решение:

Первым шагом запишем уравнение реакции пиролиза метана ($CH_4$) с образованием углерода ($C$) и водорода ($H_2$). Пиролиз — это термическое разложение вещества при высокой температуре без доступа кислорода.

$CH_4 \xrightarrow{t^\circ} C + 2H_2$

Это сбалансированное уравнение реакции.

Далее рассчитаем массу углерода, которая образуется при полном разложении 44,8 дм³ метана.

1. Найдем количество вещества (число молей) метана. Поскольку объем газа дан при нормальных условиях (н. у.), мы можем использовать молярный объем газов, который равен $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$.

$n(CH_4) = \frac{V(CH_4)}{V_m} = \frac{44,8 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 2 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции определим количество вещества углерода. Стехиометрические коэффициенты перед метаном и углеродом равны 1. Это означает, что из 1 моль метана образуется 1 моль углерода. Их соотношение 1:1.

$n(C) = n(CH_4) = 2 \text{ моль}$

3. Рассчитаем массу углерода, используя его молярную массу. Молярная масса углерода $M(C)$ составляет 12 г/моль.

$m(C) = n(C) \times M(C) = 2 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 24 \text{ г}$

Ответ: масса углерода, который может быть получен, составляет 24 г.