Какой объём (н.у.) займёт газ,образовавшийся при пропускании 112 л водорода над углеродом при 500 С в присутствии никелевого катализатора?Полученный газ полностью сжигают,а продукты горения пропускают через 2 л 10%-го раствора гидроксида натрия (р=1,1 г/мл).Какая соль и в каком количестве образуется в растворе?

Решение задачи

Дано:

• Объем водорода: $V_{\text{H}_2} = 112 \, \text{л}$.
• Условия: реакция идет при 500°C в присутствии никелевого катализатора.
• Раствор гидроксида натрия: $V_{\text{NaOH}} = 2 \, \text{л}$, концентрация $10\%$, плотность $\rho = 1.1 \, \text{г/мл}$.

Ищем:

1. Объем образующегося газа при нормальных условиях (н.у.).
2. Продукты реакции и массу соли, образующейся при взаимодействии продуктов с раствором гидроксида натрия.

Шаг 1. Реакция водорода с углеродом

При пропускании водорода через углерод при высокой температуре происходит реакция:

Из уравнения видно, что 1 моль углерода реагирует с 2 молями водорода с образованием 1 моля метана ($\text{CH}_4$).

Количество водорода ($\text{H}_2$) в молях:

Соотношение $\text{H}_2 : \text{CH}_4 = 2 : 1$. Следовательно, количество метана:

Объем метана ($\text{CH}_4$) при нормальных условиях:

Ответ по первому этапу: объем образовавшегося газа (метана) при н.у. равен $56 \, \text{л}$.

Шаг 2. Полное сжигание метана

Реакция горения метана:

Из уравнения видно, что из 1 моля метана образуется 1 моль углекислого газа ($\text{CO}_2$).

Количество углекислого газа ($\text{CO}_2$) после сжигания метана:

Объем углекислого газа при н.у.:

Шаг 3. Взаимодействие углекислого газа с гидроксидом натрия

Углекислый газ ($\text{CO}_2$) взаимодействует с гидроксидом натрия ($\text{NaOH}$):

1. Реакция в избытке гидроксида натрия:

На 1 моль углекислого газа требуется 2 моля гидроксида натрия для образования карбоната натрия ($\text{Na}_2\text{CO}_3$).

Шаг 4. Определение количества гидроксида натрия

Масса раствора:

Масса гидроксида натрия в растворе:

Количество гидроксида натрия в молях: