Какой объём метана может быть получен синтезом из простых веществ в присутствии катализатора, если в реакции использовано 27 г углерода, а объёмная доля выхода составляет 97%?

Давайте разберёмся с задачей пошагово, как на практике.

Дано:

• Масса углерода $m_C = 27\ \text{г}$

• Объёмная доля выхода (эффективность реакции) $\eta = 97\% = 0.97$

• Реакция синтеза метана из простых веществ (углерод + водород) идёт по уравнению:

Шаг 1. Находим количество вещества углерода

Молярная масса углерода $M_C = 12\ \text{г/моль}$

В реакции 1 моль углерода даёт 1 моль метана, значит теоретически можно получить 2.25 моль CH₄.

Шаг 2. Учитываем выход реакции

Объёмная доля выхода реакции 97% значит, что реально будет получено:

Шаг 3. Находим объём метана

При нормальных условиях (н.у.: 0 °C, 1 атм) 1 моль газа занимает $22.4\ \text{л}$

Ответ:

Объём метана, который можно получить при 97% выходе реакции, составляет примерно 48,9 литров.

Если нужно, могу показать альтернативный способ через массовую долю и прямой расчёт массы метана, который даст тот же результат.