9. Разложением при высокой температуре природного газа, основным компонентом которого является метан СН4, получают сразу два важных неметалла – углерод в виде сажи и водород. Какой объём метана необходимо подвергнуть разложе- нию, чтобы выделившегося водорода хватило для восстановления 23,2 г оксида вольфрама(VI)?

Для решения данной задачи необходимо рассчитать объем метана, необходимого для получения водорода, достаточного для восстановления 23,2 г оксида вольфрама(VI).

1. Запишем уравнения реакций:

• Разложение метана: $$CH_4 \rightarrow C + 2H_2$$
• Восстановление оксида вольфрама(VI) водородом: $$WO_3 + 3H_2 \rightarrow W + 3H_2O$$

2. Рассчитаем молярную массу оксида вольфрама(VI) (WO₃):

• M(W) = 184 г/моль
• M(O) = 16 г/моль
• M(WO₃) = 184 + 3 \cdot 16 = 184 + 48 = 232 г/моль

3. Рассчитаем количество вещества оксида вольфрама(VI) (WO₃):

$$n(WO_3) = \frac{23.2 \text{ г}}{232 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$$

4. Определим необходимое количество вещества водорода (H₂):

Согласно уравнению реакции восстановления оксида вольфрама(VI), для восстановления 1 моль WO₃ требуется 3 моль H₂, следовательно:

$$n(H_2) = 3 \cdot n(WO_3) = 3 \cdot 0.1 = 0.3 \text{ моль}$$

5. Определим необходимое количество вещества метана (CH₄):

Согласно уравнению реакции разложения метана, при разложении 1 моль CH₄ образуется 2 моль H₂, следовательно, для получения 0.3 моль H₂ необходимо:

$$n(CH_4) = \frac{0.3 \text{ моль}}{2} = 0.15 \text{ моль}$$

6. Рассчитаем объем метана (CH₄) при нормальных условиях (н.у.):

При нормальных условиях (н.у.) 1 моль любого газа занимает объем 22.4 л.

$$V(CH_4) = 0.15 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 3.36 \text{ л}$$

Ответ: 3,36 л