15. Решите задачу. Какой объём метана может быть получен из водорода и 24 г углерода, если объёмная доля вы метана составляет 97%?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции синтеза метана:

\( C + 2H_2 \rightarrow CH_4 \)

2. Рассчитаем молярную массу углерода:

\( M(C) = 12 \) г/моль.

3. Рассчитаем количество вещества углерода:

\( \nu(C) = \frac{m}{M} = \frac{24 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} = 2 \) моль.

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль углерода получается 1 моль метана. Следовательно, из 2 моль углерода получится 2 моль метана.

\( \nu(CH_4) = \nu(C) = 2 \) моль.

5. Рассчитаем молярный объём газов при нормальных условиях (принимаем, что реакция протекает при н.у.):

\( V_m = 22.4 \) л/моль.

6. Рассчитаем теоретический объём метана:

\( V_{теор}(CH_4) = \nu(CH_4) \cdot V_m = 2 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 44.8 \) л.

7. Рассчитаем фактический объём метана с учетом объёмной доли 97%:

\( V_{факт}(CH_4) = V_{теор}(CH_4) \cdot \text{объёмная доля} = 44.8 \text{ л} \cdot 0.97 = 43.456 \) л.

Ответ: 43.456 л