Відповідь: у 1,3 рази більше необхідно маси метану, ніж маси вуглецю

Пояснення:

V(СO2)=28 л. Знайти: m(С)-?, m(СН4)-?

Розв'язування:

І спосіб

Виразимо об'єм СО2 через кількість речовини (n=V/VМ, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль):

n(СO2)=V(СO2)/VM=28 л:22,4 л/моль=1,25 моль.

Запишемо рівняння реакцій спалювання вуглецю і метану:

С + О2 = СО2

СН4 + 2О2= СО2 + 2Н2О

Співвідношення кількості реагентів (у молях) дорівнює співвідношенню відповідних коефіцієнтів у рівнянні реакції.

За першим рівнянням записуємо співвідношення кількості речовини вуглецю і карбон (IV) оксиду: n(С):n(CO2)=1:1, бачимо, що кількість речовини однакова, тому n(C)=n(CO2)=1,25 моль.

За другим рівнянням реакції записуємо співвідношення кількості речовини метану і карбон (IV) оксиду: n(СН4):n(CO2)=1:1, бачимо, що кількість речовини однакова, тому тому n(CН4)=n(CO2)=1,25 моль.

З формули n=m/M, де М=Mr г/моль, знаходимо масу m=n•M

Mr(С)=Ar(С)=12, тому М(С)=12 г/моль,

Mr(СН4)=Ar(С)+4•Ar(Н)=12+4•1=16, тому М(СН4)=16 г/моль,

m(С)=n(С)•M(С)=1,25 моль•12 г/моль=15 г

m(СН4)=n(СН4)•M(СН4)=1,25 моль•16 г/моль=20 г

Визначимо у скільки разів більше необхідно маси метану, ніж маси вуглецю:

m(CH4):M(C)=20 г : 15 г =1,3

Відповідь: у 1,3 рази більше необхідно маси метану, ніж маси вуглецю

ІІ спосіб

Запишемо рівняння реакцій спалювання метану і вуглецю:

С + О2 = СО2

СН4 + 2О2= СО2 + 2Н2О

Співвідношення кількості реагентів (у молях) дорівнює співвідношенню відповідних коефіцієнтів у рівнянні реакції.

За першим рівнянням записуємо співвідношення кількості речовини вуглецю і карбон (IV) оксиду: n(С)/1=n(СO2)/1

За другим рівнянням записуємо співвідношення кількості речовини метану і карбон (IV) оксиду: n(СН4)/1=n(СO2)/1

У цих співвідношеннях замінюємо кількість речовини карбон (IV) оксиду на співвідношення об’ємів (n=V/VM, де VM- постійна величина і за н.у. рівна 22,4 л/моль), а кількість речовини вуглецю і метану — на співвідношення мас (n=m/M, де M=Mr г/моль; Mr(С)=Ar(С)=12, тому М(С)=12 г/моль, Mr(СН4)=Ar(С)+4•Ar(Н)=12+4•1=16, тому М(СН4)=16 г/моль).

m(С)/М(С)=V(СO2)/VM, звідси виражаємо масу вуглецю:

m(С)•Vм=М(С)•V(СO2), тому

m(С)=М(С)•V(СO2):VM=12 г/моль • 28 л : 22,4 л/моль=15 г

m(СН4)/М(СН4))=V(СO2)/VM, звідси виражаємо масу метану:

m(СН4)•Vм=М(СН4)•V(СO2), тому

m(СН4)=М(СН4)•V(СO2):VM=16 г/моль •28 л:22,4 л/моль=20 г

Визначимо у скільки разів більше необхідно маси метану, ніж маси вуглецю:

m(CH4):M(C)=20 г : 15 г =1,3

Відповідь: у 1,3 рази більше необхідно маси метану, ніж маси вуглецю.