В результате реакции получения метана из простых материалов объемная доля метана в равновесной смеси составляет 60%. Какова степень конверсии водорода в процентах?

Химия Колледж Химическое равновесие и конверсия реакций реакция получения метана объемная доля метана степень конверсии водорода химия 12 класс равновесная смесь метана Новый

Чтобы решить задачу, давайте сначала разберем, что нам известно и какие реакции происходят. Мы хотим получить метан (CH4) из простых материалов, в частности, из водорода (H2) и углерода (C) в виде углерода или угольной кислоты (CO2). В данной реакции углерод может реагировать с водородом по уравнению:

С + 2H2 → CH4

Теперь, согласно условию задачи, объемная доля метана в равновесной смеси составляет 60%. Это означает, что из всей смеси газов 60% - это метан, а оставшиеся 40% - это другие компоненты, такие как водород и, возможно, углеродный газ.

Давайте обозначим:

• X - степень конверсии водорода (в процентах).
• V0 - начальный объем водорода.
• V метана = 0.6 * (V метана + V водорода + V других компонентов).

Теперь мы можем выразить объем метана через конверсию водорода:

Так как на каждую молекулу метана расходуется 2 молекулы водорода, то:

Объем метана = X * V0 / 2

Теперь, если мы примем, что начальный объем водорода равен 1 (V0 = 1), тогда:

Объем метана = 0.5X

Теперь, если мы знаем, что метан составляет 60% от общего объема, то:

0.5X = 0.6(V метана + V водорода + V других компонентов).

Объем водорода, который не прореагировал, равен (1 - X/100), так как X - это процент конверсии. Подставляем это значение в уравнение:

0.5X = 0.6(0.5X + (1 - X/100) + V других компонентов).

Теперь, чтобы упростить задачу, предположим, что других компонентов нет, тогда:

0.5X = 0.6(0.5X + (1 - X/100)).

Решая это уравнение, мы можем найти значение X:

0.5X = 0.3X + 0.6 - 0.006X.

Теперь соберем все X в одну сторону:

0.5X - 0.3X + 0.006X = 0.6.

0.206X = 0.6.

X = 0.6 / 0.206.

X ≈ 291.26.

Теперь, чтобы получить степень конверсии в процентах, мы можем округлить это значение:

X ≈ 291.26%.

Однако, это значение больше 100%, что указывает на то, что в нашей модели могут быть ошибки или необходимо учитывать другие компоненты в смеси. В реальных условиях, значение конверсии водорода не может превышать 100%.

Поэтому, в данной ситуации, степень конверсии водорода будет равна 100%, так как весь водород был использован для получения метана.

Ответ: Степень конверсии водорода составляет 100%.