Дано: m(WO3)=23,2 г
Найти: V(CH4)-?
Решение
1-й способ
1. Количество вещества оксида вольфрама (VI) массой 23,2 г рассчитываем по формуле: ʋ=m/M, где M ― молярная масса.
Mr(WO3)=Ar(W)+3•Ar(O)=184+3•16=232, поэтому M(WO3)=232 г/моль
ʋ(WO3)=m(WO3)/M(WO3)=23,2 г : 232 г/моль=0,1 моль
2. Составим химическое уравнение восстановления оксида вольфрама (VI):
WO3 + 3H2 = W + 3H2O
По уравнению реакции количество вещества водорода в 3 раза больше, чем количества вещества оксида вольфрама (VI), поэтому
ʋ(Н2)=3•ʋ(WO3)=3•0,1 моль=0,3 моль
3. Составим химическое уравнение разложения метана:
CH4 = C + 2H2↑
По уравнению реакции количество вещества метана в 2 раза меньше, чем количество вещества водорода, поэтому
ʋ(СН4)=ʋ(Н2):2=0,3 моль:2=0,15 моль
4. Объём метана количеством вещества 0,15 моль по формуле: V=ʋ•VM, где VM ― молярный объём.
V(СН4)=ʋ(СН4)•VM=0,15 моль • 22,4 л/моль=3,36 л
2-й способ
1. Составим химическое уравнение восстановления оксида вольфрама (VI):
23,2 г х моль
WO3 + 3H2 = W + 3H2O
232 г 3 моль
Над формулами соединений WO3 и Н2 записываем приведенную в условии задачи массу оксида (23,2 г) и неизвестное количество вещества водорода (х моль), а под формулами соединений ― массу и количество вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении.
Mr(WO3)=Ar(W)+3•Ar(O)=184+3•16=232, поэтому M(WO3)=232 г/моль, масса 1 моль=232 г
х=ʋ(H2)=23,2 г • 3 моль : 23,2=0,3 моль
3. Составим химическое уравнение разложения метана:
х л 0,3 моль
CH4 = C + 2H2↑
22,4 л 2 моль
Над формулами соединений Н2 и СН4 записываем рассчитанное количество вещества водорода (0,3 моль) и неизвестный объем метана (х л), а под формулами соединений ― объём и количество вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. При н.у. 1 моль газа занимает объем 22,4 л.
х=V(СH4)=22,4 л • 0,3 моль : 2 моль=3,36 л
Ответ: 3,36 л метану