4. Метан взаимодействует с кислородом согласно схеме: CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O. Определите массу (г) израсходованного метана, если в результате реакции образовался углекислый газ объемом 56 дм³ (н. у.).

Решение:

Дано:

Объем углекислого газа \( V(\text{CO}_2) = 56 \text{ дм}^3 \) (н. у.)

Схема реакции:

\( \text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \)

Найти:

Массу метана \( m(\text{CH}_4) \)

Решение:

1. Сначала уравняем уравнение реакции:

\( \text{CH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \)

2. Найдем химическое количество углекислого газа:

\( n(\text{CO}_2) = \frac{V(\text{CO}_2)}{V_m} = \frac{56 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 2,5 \text{ моль} \)

3. Из уравнения реакции видно, что 1 моль \( \text{CH}_4 \) реагирует с образованием 1 моль \( \text{CO}_2 \). Следовательно, химическое количество метана равно химическому количеству углекислого газа:

\( n(\text{CH}_4) = n(\text{CO}_2) = 2,5 \text{ моль} \)

4. Найдем молярную массу метана \( \text{CH}_4 \):

\( M(\text{CH}_4) = 12 \text{ г/моль} + 4 \cdot 1 \text{ г/моль} = 16 \text{ г/моль} \)

5. Рассчитаем массу израсходованного метана:

\( m(\text{CH}_4) = n(\text{CH}_4) \cdot M(\text{CH}_4) = 2,5 \text{ моль} \cdot 16 \text{ г/моль} = 40 \text{ г} \)

Ответ: 40 г