В реакции сгорания метана (CH₄) образуется углекислый газ и вода. а) Запишите уравнение реакции. б) Рассчитайте массу воды, образующуюся при полном сгорании 16 г метана. (Молярные массы: C=12 г/моль, H=1 г/моль, O=16 г/моль)

Решение:

а) Запишем уравнение реакции горения метана:

Сначала запишем схему реакции:

$$CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$$

Теперь уравняем количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения. Начнем с углерода (C): его количество одинаково (1 атом) с обеих сторон. Далее водород (H): в метане (CH₄) 4 атома водорода, а в воде (H₂O) только 2. Чтобы уравнять, поставим коэффициент 2 перед H₂O:

$$CH_4 + O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$$

Теперь посмотрим на кислород (O): в правой части уравнения 2 атома кислорода в CO₂ и 2 атома кислорода в 2H₂O, всего 4 атома. В левой части у нас только O₂, то есть 2 атома кислорода. Чтобы уравнять, поставим коэффициент 2 перед O₂:

$$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$$

Теперь количество атомов каждого элемента одинаково в обеих частях уравнения. Уравнение реакции горения метана:

$$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$$

б) Рассчитаем массу воды, образовавшейся при сгорании 16 г метана.

1. Определим молярную массу метана (CH₄):

$$M(CH_4) = 12 \frac{г}{моль} + 4 \cdot 1 \frac{г}{моль} = 16 \frac{г}{моль}$$

2. Рассчитаем количество вещества метана (CH₄):

$$n(CH_4) = \frac{m(CH_4)}{M(CH_4)} = \frac{16 \ г}{16 \frac{г}{моль}} = 1 \ моль$$

3. Из уравнения реакции видно, что при сгорании 1 моль метана (CH₄) образуется 2 моль воды (H₂O). Следовательно, количество вещества воды:

$$n(H_2O) = 2 \cdot n(CH_4) = 2 \cdot 1 \ моль = 2 \ моль$$

4. Определим молярную массу воды (H₂O):

$$M(H_2O) = 2 \cdot 1 \frac{г}{моль} + 16 \frac{г}{моль} = 18 \frac{г}{моль}$$

5. Рассчитаем массу образовавшейся воды:

$$m(H_2O) = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 2 \ моль \cdot 18 \frac{г}{моль} = 36 \ г$$

Ответ: а) $$CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$$, б) 36 г воды