В промышленности водород получают по уравнению: CH4+2H2O=CO2+4H2-165 кДж Каков расход воды (в г), метана...

Для начала разберем уравнение реакции:

[ \text{CH}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CO}_2 + 4\text{H}_2 ]

Из уравнения видно, что 1 моль метана (CH₄) реагирует с 2 молями воды (H₂O) и образует 4 моля водорода (H₂).

1. Определим количество молей водорода, которое соответствует 250 м³ (н.у.):

Объем одного моля газа при нормальных условиях (н.у.) составляет 22.4 литра.

[ \text{Количество молей водорода} = \frac{250 \, \text{м}^3 \times 1000 \, \frac{\text{л}}{\text{м}^3}}{22.4 \, \frac{\text{л}}{\text{моль}}} = \frac{250000 \, \text{л}}{22.4 \, \frac{\text{л}}{\text{моль}}} \approx 11160.71 \, \text{моль} ]

1. Определим количество молей метана и воды:

Из уравнения реакции видно, что для получения 4 молей водорода требуется 1 моль метана и 2 моля воды.

[ \text{Количество молей метана} = \frac{11160.71 \, \text{моль}}{4} = 2790.18 \, \text{моль} ]

[ \text{Количество молей воды} = 2 \times 2790.18 \, \text{моль} = 5580.36 \, \text{моль} ]

1. Переведем количество молей метана в объем (л):

Объем одного моля метана при н.у. также составляет 22.4 литра.

[ \text{Объем метана} = 2790.18 \, \text{моль} \times 22.4 \, \frac{\text{л}}{\text{моль}} = 625.39 \, \text{м}^3 = 625390 \, \text{л} ]

1. Переведем количество молей воды в массу (г):

Молярная масса воды (H₂O) составляет 18 г/моль.

[ \text{Масса воды} = 5580.36 \, \text{моль} \times 18 \, \frac{\text{г}}{\text{моль}} = 100446.48 \, \text{г} ]

1. Определим теплоту, которая выделяется при реакции:

Из уравнения видно, что на образование 4 молей водорода выделяется 165 кДж тепла.

[ \text{Количество тепла на 11160.71 моль водорода} = \frac{11160.71 \, \text{моль}}{4 \, \text{моль}} \times 165 \, \text{кДж} = 4614.18 \, \text{кДж} ]

Итак, для получения 250 м³ водорода (н.у.) потребуется:

• Воды: 100446.48 г
• Метана: 625390 л
• Теплоты: 4614.18 кДж

Для решения данной задачи нам необходимо использовать уравнение реакции и молярные массы соответствующих веществ.

1. Найдем расход воды (в г): Из уравнения реакции видно, что на 1 моль метана (CH4) требуется 2 моля воды (H2O). Молярная масса воды (H2O) = 18 г/моль

Поэтому, для получения 1 моль водорода (H2) необходимо: 18 г/моль * 2 моль = 36 г воды

Так как мы получаем 4 моля водорода, то расход воды будет равен: 36 г * 4 = 144 г

1. Найдем расход метана (в л): Для расчета объема метана используем уравнение состояния идеального газа: V = n * Vm, где V - объем газа (250 м3) n - количество молей метана Vm - молярный объем идеального газа при н.у. (22.4 л/моль)

n = V / Vm = 250 м3 / 22.4 л/моль = 11.16 моль

Так как на 1 моль метана требуется 1 моль воды, то расход метана будет равен: 11.16 моль

1. Найдем теплоту при получении 250 м3 водорода: Теплота, выделяемая при реакции, равна 165 кДж. Так как мы получаем 4 моля водорода, то теплота будет равна: 165 кДж * 4 = 660 кДж

Таким образом, для получения 250 м3 водорода (н.у.) необходимо:

• 144 г воды
• 11.16 моль метана
• 660 кДж теплоты.