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

Химия Колледж Температура равновесия и конверсия в химических реакциях метан реакция конверсия водорода объемная доля Химия 12 Новый

Для решения задачи нам необходимо рассмотреть реакцию получения метана (CH4) из водорода (H2) и углерода (C). Основная реакция выглядит следующим образом:

С + 2H2 → CH4

Теперь давайте разберем, что означает объемная доля метана в равновесной смеси. Если объемная доля метана составляет 60%, это значит, что из всей смеси, состоящей из метана и водорода, 60% занимают молекулы метана, а оставшиеся 40% - это водород.

Теперь обозначим начальные количества реагентов и продуктов:

• Пусть у нас есть 1 моль углерода (C).
• Пусть у нас есть x моль водорода (H2).

По уравнению реакции видно, что на 1 моль углерода нужно 2 моль водорода для получения 1 моля метана. Если обозначить количество полученного метана как y, то:

• y = 1 моль (так как мы начали с 1 моля углерода).
• Объем водорода, который прореагировал: 2y = 2 моль.

Теперь найдем количество оставшегося водорода:

• Количество оставшегося водорода = x - 2y.

Подставим значение y:

• Количество оставшегося водорода = x - 2.

Теперь найдем общее количество газа в равновесной смеси:

• Общее количество газа = количество метана + количество оставшегося водорода = y + (x - 2).
• Общее количество газа = 1 + (x - 2) = x - 1.

Согласно условию задачи, объемная доля метана составляет 60%, следовательно:

• Объемная доля метана = (количество метана) / (общее количество газа) = 1 / (x - 1) = 0.6.

Теперь решим это уравнение:

• 1 = 0.6 * (x - 1).
• 1 = 0.6x - 0.6.
• 1 + 0.6 = 0.6x.
• 1.6 = 0.6x.
• x = 1.6 / 0.6 = 2.67 моль.

Теперь мы можем найти степень конверсии водорода:

• Начальное количество водорода = 2.67 моль.
• Количество водорода, прореагировавшего = 2 моль.
• Степень конверсии водорода = (количество прореагировавшего водорода / начальное количество водорода) * 100%.

Подставим значения:

• Степень конверсии водорода = (2 / 2.67) * 100% ≈ 74.9%.

Ответ: Степень конверсии водорода составляет примерно 74.9%.